毕业设计（论文）开题报告-多路复合视频信号的采集与传输设计.doc

毕业设计方案学院 信息学院 专业 电子信息科学与技术 姓名 学号 设计题目： 多路复合视频信号的采集与传输 一、设计方案内容：1、国内外研究现状、水平及存在的问题：传统的监控系统正在多媒体化社会经济的发展需要各种高性能的监控系统，而多媒体化有助于提高监控系统的性能。现有的消防、保安以及工业控制等系统常常缺乏一个直观的现场场景监视，而将多媒体通信终端技术与之相结合可构成新型的采集型智能多媒体系统。国内相关产品主要通过将带有usb接口的摄像头连接到pc机上，通过相关的应用软件将读取并显示视频图像，该技术比较成熟，在pc机上安装一个驱动程序便可以正常运行，usb接口的数据传输速度较快，视频图像的大小一般仅有几百kbit。但是，将usb接口摄像头连接到一个下位机的情况较少，采用下位机进行usb摄像头驱动，需要自己进行usb host驱动、摄像头驱动的编写，相关资料较少，具有一定的学习研究意义。当前国内外图像采集传输技术已逐渐应用到生活当中，但大部分图像采集与以太网传输的结合却应用的不广泛，因此很有必要在此领域开展研究。2、选题的目的、意义：视频信号的采集与传输是安全监控、生产线控制、信息监测等视频信息处理领域的技术基础。本设计主要实现教室监控系统的下位机终端多路视频采集与传输控制部分，将视频数据传输到上位机由上位机进行分析处理，然后上位机将控制信息发回下位机，由下位机控制教室的照明灯，实现节能的目的。它主要有图像采集方式、视频压缩算法、网络传输技术等多方面的内容。需要综合考虑视频信号采集数量和质量及传输环境等多种因素。由于复杂的算法处理交给上位机进行，因此大大节省了下位机的负担，充分利用了上位机的强大的计算处理功能，重要的是极大地降低了生产成本。3、实施方案及主要研究手段：本设计主要采用usb 摄像头采集图像信息，并通过usb总线传输至下位机arm，实现图像数据的初步处理并通过以太网卡接入以太网，便于与pc机进行通信。 4、选题的创新之处：本题首次采用了在ucos-ii操作系统上编写usb摄像头驱动与以太网卡芯片enc28j60驱动方案，实现了下位机的视频数据采集与以太网传输的有机结合，具有较高的利用或系统移植价值。 5、预期研究成果或结论：预期在设计时间内完成实现usb接口芯片isp1161的驱动，usb总线接口驱动，enc28j60网卡芯片的驱动，基本实现摄像头驱动。本系统基本完成以后可以外加扩展功能，能够具有一定的价值。6、参考文献：1靳明,姚剑敏,宋建中.基于usb2.0块传输方式的实时视频图像传输m.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所图像处理室.吉林.长春.1300332王博,马宏绪,李迅.一种mpeg4视频压缩和传输系统.国防科技大学机电工程与了自动化学院机器人研究室.湖南.长沙.410073 3赖娟,洪艳伟,景晓军.基于linux的usb 摄像头驱动程序设计.成都教育学院学报(自然科学版)j,2006.(8):37-42 4microchip.enc28j60数据手册带spi接口的独立以太网控制器.microchip technology inc.2006.5 5philips semiconductors,isp1161a1 universal serial bus single-chip host and device controller product data.rev.03 23 december 2004二、设计方案：本方案采用带usb接口的摄像头进行视频数据采集、 以arm作为终端核心处理器将采集的视频数据进行压缩编码、向上位机传输供上位机进行图像分析处理，并且接收上位机的命令进行相关控制操作。1、摄像头的选择：摄像头为整个系统的数据传输、分析、处理提供原始视频数据，因此摄像头的选择关系到之后对视频数据分析处理的好坏程度，极为重要；同时又考虑到本系统设计的目的是为教室照明灯的自动控制提供前端处理、传输以及最终控制，技术要求仅限于对图像的分析控制，而非图像的精确识别，因此对视频图像清晰度的要求不是非常严格，只需做到区域模糊识别的程度；同时，降低成本也是必须考虑的因素之一，如果采用带有数据采集卡的摄像头，不仅成本高，而且对视频精度的应用也是一种浪费；综上，本系统采用带有usb接口的摄像头进行视频数据的采集。2、压缩算法：采用mpeg4算法，该算法的优点有：具有很好的兼容性；mpeg-4比其他算法提供更好的压缩比，最高达200：1；mpeg-4在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小。所以，mpeg-4的应用能大幅度的降低录像存储容量，获得较高的录像清晰度，特别适用于长时间实时录像的需求，同时具备在低带宽上优良的网络传输能力。3、通信接口：本设计用到的通信接口有usb总线通信接口和以太网通信接口，而usb通信一般情况都需要采用usb接口芯片，常用的usb接口芯片主要有：ez-usb、isp1161系列等，本设计中采用飞利浦的usb接口芯片isp1161a1；以太网通信接口部分，通用的以太网卡主要有基于pci协议的rtl8019、rtl8139、rtl8239等，但是，基于pci协议的以太网卡开发难度过大，因此本设计采用了一种新的基于spi总线协议的以太网接口芯片enc28j60，该芯片最高传输速率为10mbps,spi协议开发难度小，具有半双工、全双工两种工作方式，作为tcp/udp/ip协议的底层硬件传输易实现。4、通信协议：本设计由于是基于usb摄像头进行视频采集的，基于以太网卡进行数据的网络传输。因此，设计中需要用到的通信协议主要有usb总线接口协议，以及网络传输协议，主要采用tcp/udp/ip协议，由于ip协议栈较为庞大，不是一个人在短期内可以实现的，所以，设计中决定采用免费的ip协议栈lwip,该协议栈实现了主要的ip传输协议，并且具有体积小的优点，被广泛的应用在嵌入式系统的移植上。5、差错控制：基于usb总线协议的通信，主要通过握手包来报告数据事务的状态，能表示数据成功接收、命令的接收或拒绝、流控制和中止条件。usb握手包主要有三种类型：（1） ack表示数据包没有填充错和数据字段上的crc错，且正确收到数据pid。（2） nak表示外设不会从主机接收数据（对于输出事务），或外设不能传输数据到主机。nak仅由外设在输入事务的数据阶段返回，或输出事务的握手阶段返回。（3） stall既可作为输入标记的回应，也可在输出事务的数据阶段之后由外设返回。表示外设不能传输或接收数据，或不支持一个控制管道请求。任何条件下，只能由外设返回stall。用于传输数据的错误检查和错误纠正，以保证数据传输的准确性。其中，用于usb设备枚举等的控制传输部分，需要进行usb握手，而当进行视频数据采集时，由于视频信号是通过同步传输进行的，而音视频信号实时性要求较高，对差错不太敏感，因此不需要握手包进行差错控制。基于enc28j60