实时MPEG-4视频编解码软件系统的研究和实现

实时MPEG-4视频编解码软件系统的研究和实现

周时伟[1]2013年在《基于Android平台的智能家居系统设计与实现》文中提出随着科技的发展和人民生活水平的不断提高,代表着高品质生活的智能家居系统逐渐进入每个家庭中。智能家居构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。Android系统是Google于2007年发布的基于Linux内核的开源移动操作系统。短短几年已经迅速发展,渗入人们生活的各个领域。因此Android平台下的智能家居系统正成为一个热点。本次课题致力于在Android平台下设计和实现智能家居系统,所研究的关键技术包括Android系统架构、网络传输协议、视频硬件解码、流媒体技术、实时传输协议等内容。文章在分析智能家居系统组成的基础上,利用Android系统的开源性和架构层次性,设计了智能家居系统的整体框架和方案,并给出了工程的实现过程。本文首先研究了智能家居系统和Android系统,在此基础上分析了系统的硬件架构和软件架构,阐述了它们的逻辑组织和功能架构,并将Android系统移植到硬件平台上,完成了开发平台的搭建;然后结合Android系统架构给出了智能家居系统的整体设计,其中功能方案设计建立在Android应用层之上,通信协议建立在UDP之上,系统框架采用模块化的设计方式;之后,在Android平台下进行系统的实现,利用Android的GUI系统和应用程序开发方法完成了界面和程序功能模块的开发,并重点给出了可视对讲功能的实现,利用i.MX51的VPU实现MPEG4的硬件解码;最后,引入了流媒体音频传播技术在Android智能家居中的应用,实现了音频流媒体的实时分享,对于实现智能家居中流媒体信息实时分享具有重要指导意义。经测试,系统运行良好。

吴文生[2]2011年在《基于DM368的高清IP Camera的软件系统设计与实现》文中研究说明随着社会不断的向数字化和网络化发展,以及人们安全意识的普遍提高,视频监控行业得到了极其迅速的发展,而高清IP Camera具有图像清晰、交互性好、可进行智能分析等先进功能,它引起了广大安防厂商和用户的高度关注,近几年来,已经发展成为视频监控行业的热点。高清IP Camera系统可以将采集到的音视频数据流进行视频稳定、视频噪声过滤、透镜变焦失真校正、面部检测、图像调谐等处理,然后对优化后的音视频数据流进行压缩编码,并利用公用的IP网络传输编码数据流,用户可以不受时间、地点、数量的限制,方便的观看现场的实时画面,高质量、高效率的实现了远程监控。高清IP Camera系统能够完成高清视频的实时传输,并能实现运动检测和人脸识别等处理功能,还允许用户通过浏览器与其交互,从而对系统的图像、网络等相关参数进行灵活配置。本课题主要是基于TI最新推出的数字媒体片上系统DM368,并选择MontaVista Linux操作系统平台,研究高清IP Camera软件系统以实现上述功能。研究的具体工作包括:针对以上高清IP Camera系统要完成的功能设计系统的总体框架,并对其中的音视频处理模块、网络传输模块、系统服务模块进行了详细的设计。最后,对软件系统的主要模块进行了功能和性能测试,测试结果表明,系统能够将采集到的音视频数据进行优化,然后压缩编码送到IP网络上,联网PC能通过浏览器访问高清IP Camera,并且用户可以通过网页按自己的需求对系统的各项参数进行配置。

贾益均[3]2006年在《基于DSP的MPEG-4视频编解码软件设计》文中研究说明视频监控以其直观、方便等特点广泛应用于安防、生产管理等场合,成为金融、交通、电力、水利乃至小区治安等领域安全防范的重要手段。近几年来,随着多媒体技术、计算机技术以及网络技术的飞速发展,视频监控技术也取得了质的飞跃,从早期的模拟监控时代进入了数字监控时代,发展趋于多样化。 基于对视频监控系统的历史、现状和发展趋势的研究,本论文完成了多媒体数字视频监控中关键部分——视频编解码软件的研究和设计。该软件采用MPEG-4做为视频压缩编码标准,在TI高性能媒体处理器——DM642上,对采集的D1(704x576)分辨率的图像进行每秒25帧的实时编码,并对编码后的图像进行实时解码,最后显示输出。 第一章论述了视频编解码技术、多媒体DSP处理技术以及视频监控技术的发展,并提出了本课题的研究任务。 第二章分析了视频压缩理论,介绍了当前主流的两大视频压缩标准系列——H.26x和MPEG。着重论述了MPEG-4标准的原理和整体框架,突出介绍了其核心技术和不同之处。 第叁章对系统的开发平台进行了介绍。首先介绍了TI公司最新的媒体处理器——DM642。而后论述了该系统的软件开发平台,包括软件开发调试环境CCS、DSP/BIOS、芯片支持库CSL、eXpressDSP算法标准和软件开发的流程及工具。 第四章论述了该系统的软件设计和实现。对该系统的软件框架、编码器和解码器的设计和优化、视频输入和输出的驱动设计等都做了详细讨论。 第五章对该系统的功能、性能、稳定性做了测试。 第六章对该系统进行了总结,并对将来的应用前景进行了展望。

张晓春[4]2016年在《达芬奇技术下的视频处理及传输系统的软件设计与实现》文中研究指明如何进行高效的编码与传输,以及海量视频数据的存储,现在已经成为视频实时处理领域需要亟待解决的问题。鉴于上述问题,以达芬奇技术为基础,论文对嵌入式视频软件系统的设计与实现为重点进行了深入研究。首先,对视频处理及传输系统中涉及的核心技术进行简要介绍,并提出了系统软件设计的功能需求。对于系统的软件设计提出了两种方案:ARM核+嵌入式Linux和DSP核+DSP/BIOS。同时就两种方案展开分析对比,最终采用DSP核+DSP/BIOS方案进行系统的软件设计。其次,以实际应用为主要目的,在嵌入式实时操作系统DSP/BIOS的基础上,分别对系统中的视频采集、显示、H.264编/解码器、网络传输及多线程调度等各个软件模块进行设计。由于DSP/BIOS并没有网络功能,所以TI为了增加DSP/BIOS的网络功能而推出了网络开发工具NDK。视频处理及传输系统的软件由两大部分构成:采集、编码、传输;接收、解码、显示。最后,对设计完成的系统的各个软件模块及综合系统进行测试,在30帧/秒、512Kbps码率的H.264编码框架下,DSP编码端负荷为43%,而显示端的视频图像几乎没有失真,基本实现系统的软件功能需求。

马英海[5]2008年在《面向手机多媒体SOC的MPEG-4视频解码器软硬件协同设计》文中认为酷芯集成电路有限公司(CoolTek),是一家专注于移动通信和多媒体终端SOC设计的手机芯片方案提供商。近年来随着各种便携式视频播放器的出现,以及摄像功能在手持终端上的应用,视频播放功能越来越多的被集成到移动终端产品中。为了适应市场需求并提高公司产品的竞争力,CoolTek选择主流的MPEG-4作为其中高端手机方案必须支持的视频播放格式,并将其作为多媒体架构中的一部分融合到现有的Lily多媒体芯片上。Lily是CoolTek自主研发的一款16/32位MIPS微处理器,由RISC和DSP组成双核架构。对Lily SOC来说,由于其DSP专用于音频解码,而视频解码的计算量非常大,在RISC核上纯软件解码难以达到实时播放的要求。本论文针对MPEG-4QCIF视频格式,通过在Lily SOC内部引入硬件加速器MMA,以软硬件协同工作的方式实现了MPEG-4视频的实时播放。论文首先分析了MPEG-4视频标准和Simple profile中用到的工具。接着为了把握LILY系统上的MPEG-4解码性能情况,把遵循MPEG-4标准的XVID软件工程移植到了LILY多媒体软件架构模型中,通过在RISC核软环境中的快速仿真,确定了硬件加速的重点,为硬件加速器MMA的设计做好了准备。在具体设计MMA的过程中,论文对每个算法都做了相应的优化,并详细解释了各个硬件模块的设计上使用的技巧。最后论文给出了MMA的性能综合结果以及基于FPGA的系统软硬件协同验证结果,验证结果表明本方案达到了系统设计需求。

钟礼秋[6]2005年在《远程监控系统客户端软件的设计与实现》文中认为嵌入式多媒体远程监控系统以其能实时、形象、真实的反映被监控对象的特性,逐渐成为现代化管理、监测、控制的重要技术手段之一。与传统的多媒体监控系统相比,嵌入式多媒体远程监控系统具有体积小、图像质量稳定、远距离监控等优点,具有良好的应用与发展前景。本文课题以银行监控应用为背景,构建了一个基于Client/Server 结构的远程监控系统。本系统综合利用传感器技术、数据采集技术、网络通信技术、多媒体技术及面向对象编程技术,具有设备控制、消防保安等功能,可以同时在远程机和服务器上通过语音、信号灯等多种方式显示和处理监控和报警信息。该监控系统以监控信息的实时操作和实时控制为中心,充分利用了现有的局域网资源和广域网资源。整个系统采用分层的、面向对象的设计方法,具有结构模块化、层次化、接口简单、适应性强、升级扩展方便等特点,并可根据本系统的通讯设计规范对特殊的网络结构进行二次开发,具有良好的开放性。论文的核心内容是客户端软件系统的设计语实现。作者以模块化的软件设计思想对客户端软件系统进行了模块的划分和细化,然后详细介绍了各子模块的设计和主要功能函数的设计,其中包括以下重要内容:(1) 调用音频底层函数WaveX 对ADPCM 音频解码;(2) 调用源代码开放的XviD 库对MPEG1 和MPEG4 视频解码,并将其封装到DirectShow 中;(3) 网络传输时依靠TCP 传送命令、RTP 传送数据以及RTCP 保证QoS, 并在网络接口与上层程序之间设计了一个双缓冲区,尽量减小网络抖动带来的影响,TCP 和UDP 编程由Winsock 实现,RTP/RTCP 编程由源代码开放的JRTPLIB库实现;(4) 使用DirectShow 技术提供多媒体程序开发的框架,将各个功能分解到单一的COM 组件中,如此的COM 组件在DirectShow 中被称为过滤器,主要的过滤器有网络数据读取过滤器、MPEG4 解码过滤器、运动检测过滤器、字符迭加过滤器和提交过滤器;(5) VC 和VB 混合编程,VC 设计下层程序,打包成动态连接库,提高效率, VB 设计上层友好界面。然后论文介绍了对客户端软件系统的测试结果。最后论文对系统的结构和性能做出了总结和改进完善的建议。

刘彦[7]2005年在《移动式学习平台体系结构设计与实现研究》文中研究指明嵌入式系统、网络及通信等相关技术的发展正在对人们社会生活的各个方面产生深刻的影响和带来巨大的变化。近年来,数字化学习的发展十分迅速,而提高学习的灵活性和学习效率,寻求突破其在时间和空间上的限制,做到随时学、随地学已经成为数字化学习的重要研究内容。移动式学习因其使用无线通信技术作为传输媒介,利用手持移动设备作为用户终端,具备良好的灵活性和开放性,是构建无所不在的学习环境的重要手段。目前移动式学习的主要仍然以非面向连接服务的形式提供信息,并且通常使用非专用设备作为用户终端,这就大大限制了移动式学习的进一步发展。 本文针对数字化学习的发展和研究的现状,分析了移动式学习中需要研究和解决的主要问题,以及现有移动式学习体系结构在系统灵活性、网络带宽和用户终端实用性等方面的不足。在此基础上,结合中国网上教育平台示范工程项目的基本需求,构建了一种基于嵌入式无线多媒体技术的面向连接的移动式学习平台结构。该结构可以划分为数据服务端、控制服务端和移动学习终端等几个部分。数据服务端负责音视频及静态图文等流媒体信息处理及实时传输;控制服务端负责学生及教师等用户身份认证、教学管理;移动用户终端则是提供用户使用并接收流媒体教学信息的移动设备。 基于INTEL PXA255处理器及Linux操作系统,文中实现了一个面向连接的移动学习平台,并从软件及硬件两个方面阐述了系统的设计和实现过程。首先对移动学习平台软件结构进行了分析和设计,研究了无线多媒体实时教学功能关键技术的实现;然后基于IPP多媒体库完成了MPEG-4/AMR/JPEG等多媒体数据的编解码及嵌入式Linux下CF接口网卡和SD存储卡的驱动程序开发,并给出移动用户终端的硬件设计方案;最后文中搭建了一个较为完整的移动学习系统,并对其进行了各项教学功能的测试和评价,检验了面向连接的移动学习结构的正确性。面向连接的移动学习结构解决了用户终端无线网络接入问题,提高了系统网络传输的带宽,提高了设备的使用性,具有一定的推广价值和应用前景。

刘建敏[8]2011年在《基于640处理器的嵌入式视频监控系统设计与实现》文中认为随着生产生活的需要以及科技的进步,视频监控系统正朝着嵌入式、网络化和无线化的方向发展。嵌入式无线网络视频监控系统具有体积小、隐形化、成本低、性能高、功耗低,支持3G无线网络的特点,将是未来视频监控系统的发展趋势。但是目前嵌入式无线网络视频监控系统使用的都是高性能的处理器和视频压缩芯片,同时嵌入式技术与监控技术的结合加大了软件开发的难度,昂贵的设备成本和系统软件开发成本不仅无法体现嵌入式低成本的优势,还阻碍了嵌入式无线网络视频监控系统的广泛应用。嵌入式视频监控系统中如果采用一般的嵌入式处理器在性能上无法满足实时性,大数据量视频压缩处理与传输的要求,而如果采用专用的嵌入式处理器和视频压缩芯片又存在着成本高、普及性差和开发难度大等不足。本论文旨在研究采用低成本的通用嵌入式处理器S3C6410,充分发挥其视频硬件编解码性能,以单芯片集成MCU和视频编解码模块方案来实现视频监控系统中视频的采集、H.264和MPEG4两种格式的视频硬件压缩和流式传输功能;本文重点研究使用S3C6410通用嵌入式处理器实现满足视频监控系统要求的H.264/MPEG4视频硬件压缩原理和方法,难点在于修改FFmpeg音视频软件编解码库,添加实现S3C6410视频硬件编解码器和在Live555多媒体框架中实现视频设备源类完成视频流式实时传输。通过在PC机和手机等终端上使用流式方式观看监控视频,验证使用单芯片集成MCU和视频编解码模块方案实现嵌入式视频监控的可行性,验证采用通用嵌入式处理器S3C6410处理器完成视频H.264/MPEG4硬件编码压缩的正确性;本文结合嵌入式技术、视频压缩编码技术和流媒体技术设计并实现一个低成本的、高性能、开发技术易于普及的嵌入式视频监控系统,为嵌入式无线网络视频监控系统的开发提供参考。

高玉之[9]2008年在《视讯会议中远端摄像头控制和MPEG-4视频传输》文中研究指明随着计算机网络和多媒体通信的发展,视讯会议应用越来越广泛,有其良好的发展前景和研究应用价值。H.323和SIP是当前主要的两种基于IP网络的视讯会议协议,考虑到与原有协议H.320的互通和兼容,本文选择了H.323协议框架作为本视讯会议系统的体系结构。本文在分析和研究H.323的基础上,给出了本视讯会议系统的组成和软件总体结构,并对其中的关键模块进行了分析,阐述了视讯会议终端TMS320DM6446平台的优越性,研究和实现了视讯会议中远端摄像头控制和MPEG-4视频传输。基于IP网络的视讯会议系统能够实时传输图像、声音及其它数据。如果在视讯会议系统中加入远端摄像头控制,那么可以任意控制远端摄像头的各种动作,将会极大地提高远程监控的效果,研究视讯会议中远端摄像头控制有着极其重要的意义。通过对各种远端摄像头控制协议进行研究和比较分析,本文采用了H.224/H.281作为本视讯会议系统的远端摄像头控制协议。通过对H.224/H.281协议的分析,研究了在视讯会议系统中H.224/H.281远端摄像头控制的方法,给出了在H.323体系中扩展H.224/H.281存在的问题并给出了解决方案,给出了远端摄像头控制的设计方案和实现,并通过测试验证了视讯会议H.224/H.281远端摄像头控制的正确性。在H.323视讯会议中采用视频压缩标准H.261和H.263,这两种协议存在着编码效率低、传输效率低、重建图像质量差等诸多问题。MPEG-4是国际上性能优越的视频编解码标准,改善了低比特率压缩及提高了容错性,比以往标准(H.261和H.263)有着更出色的性能,研究MPEG-4视频在视讯会议系统中的传输有着极其重要的意义。通过研究和分析MPEG-4视频标准和MPEG-4关键技术,包括DCT变换、量化、运动估计与运动补偿以及VLC编码技术,研究了在视讯会议系统中传输MPEG-4视频的方法,给出了在H.323体系中扩展MPEG-4视频传输存在的问题并给出了解决方案,设计并实现了基于视讯会议的MPEG-4视频传输,给出了MPEG-4视频传输方案。并通过对两段标准视频序列的实验,对MPEG-4视频传输与H.263视频传输的结果进行了比较分析,得到了令人满意的结果。

章放[10]2013年在《基于DM3730的多路视频编解码软件系统设计》文中进行了进一步梳理微处理器技术、多媒体技术以及嵌入式技术的快速发展,为开发功能强大、智能化的嵌入式多媒体产品创造了条件。在现实生活中,人们对嵌入式多媒体产品的需求越来越大,如智能家电、智能手机、智能视频监控、数字机顶盒、移动智能视频录像机等,使得开发嵌入式多媒体产品具有现实意义。本文以DM3730处理器和Linux操作系统为平台,采用GStreamer、Codec Engine、进程间通信等技术,设计并实现了一套多路视频编解码软件系统,具体包括多路视频编码子系统、多路视频解码子系统和系统整体部署叁个方面。主要工作和取得的成果如下:1、阐述了本课题的背景和意义,分析了国内外研究现状,并概括了本文的研究内容和结构安排。2、为了简化多媒体应用程序的开发,提高系统的可扩展性和可移植性,采用GStreamer多媒体框架构建了多路视频编码子系统,并结合TI GStreamer插件详细分析了编码子系统的设计与实现过程。编码子系统能同时完成两路视频的实时编码。3、为了克服传统嵌入式多媒体播放器只能播放单路视频的局限性,设计并实现了多路视频解码子系统,并从多路视频解码子模块和多路视频显示子模块两个方面对解码子系统进行了详细分析。解码子系统能同时支持高达四路本地视频的解码显示。4、设计并实现了UI子系统、通信子系统、视频显示器的故障检测机制和系统整体升级方案来完成多路视频编解码软件系统的整体部署,该系统能稳定运行。5、对本文进行了总结,并对未来的工作进行了展望。

参考文献:

[1]. 基于Android平台的智能家居系统设计与实现[D]. 周时伟. 华侨大学. 2013

[2]. 基于DM368的高清IP Camera的软件系统设计与实现[D]. 吴文生. 华中科技大学. 2011

[3]. 基于DSP的MPEG-4视频编解码软件设计[D]. 贾益均. 浙江大学. 2006

[4]. 达芬奇技术下的视频处理及传输系统的软件设计与实现[D]. 张晓春. 中北大学. 2016

[5]. 面向手机多媒体SOC的MPEG-4视频解码器软硬件协同设计[D]. 马英海. 辽宁科技大学. 2008

[6]. 远程监控系统客户端软件的设计与实现[D]. 钟礼秋. 电子科技大学. 2005

[7]. 移动式学习平台体系结构设计与实现研究[D]. 刘彦. 湖南大学. 2005

[8]. 基于640处理器的嵌入式视频监控系统设计与实现[D]. 刘建敏. 西南交通大学. 2011

[9]. 视讯会议中远端摄像头控制和MPEG-4视频传输[D]. 高玉之. 湘潭大学. 2008

[10]. 基于DM3730的多路视频编解码软件系统设计[D]. 章放. 浙江工业大学. 2013

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