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摘要
改革開放以來，我國社會經濟取得快速發展，基礎設施建設同樣發展迅速，進入 21 世紀后，我國在半導體集成電路、通信基礎服務設施、互聯網基礎設施等領域發展較快。十多年以來，我國政府著力推進“平安城市”、“平安醫院”、“平安校園”的建設，視頻監控是其中重要的一個部分，因而視頻監控器材市場發展活躍，需求旺盛，我國監控攝像頭正以每年 20%的增長率在極大地擴展安防市場，國內安防設備服務商�？低晝H 2014 年的營業就達到 170 多億元，增長率甚至超過了60%，我國視頻監控市場存在著巨大的需求和發展空間。
除此以外，隨著人們的生活水平不斷提高，老百姓也開始關注家庭的安防與安全，比如在物聯網智能家居系統、車聯網應用系統中也發揮著巨大作用�，F如今，視頻監控技術無時不刻地應用在我們的生活的方方面面，不僅保護了人們的生命財產安全，也促進了社會的智能化發展。
本文基于云計算技術結合嵌入式 Linux 技術，設計出更具先進性的視頻檢測系統，該系統能解決視頻檢測系統中的數據處理與存儲的難題。通過對當前國內外監控與檢測技術的發展現狀以及當前流行的信息技術云計算的深入分析，本文提出一種基于云計算的嵌入式Linux 視頻檢測系統。本系統設計采用 S3C2440A 作為處理器，嵌入式 Linux 作為該設計的操作系統，有線光纖網絡作為該設計的網絡方案，阿里云服務作為該設計的云服務器端和云存儲設備，USB 攝像頭作為該設計的視頻檢測采集設備。系統將檢測到的運動目標物體進行拍照存儲在云端服務器中，可以通過移動終端或者本地計算機訪問云端服務器查看檢測的數據信息和照片結果，充分體現云服務更為安全和便利的優點，開源的 Linux 使得該方案可以得到較好的推廣和工程實踐。該系統解決了數據信息更加安全和更大容量的存儲問題，也使得服務器的管理和維護更加方便。實驗結果表明基于云計算的嵌入式Linux 視頻檢測方案是可行的，能夠達到設計要求，基本滿足工程應用。
本文論述了視頻監控與檢測技術的發展背景、國內外發展近況，通過研究文獻以及信息科學技術的發展趨勢，提出了本文的設計總體方案，然后就方案中的具體要求分步進行詳細論述和開發，方案及開發中的主要幾個部分分別是：云端服務器、ARM9 開發板、USB 攝像頭、網絡、本地開發環境。按照文章提出的總體設計方案，從開發平臺搭建、嵌入式系統移植、驅動開發、Linux 服務器開發等方面進行了詳細的論述和設計。在完成系統的整體構建和開發后，對系統進行調試和測試，并評價測試結果，最后對全文做了總結，指出可以改進的地方和后續開發的設想。
關鍵詞：云計算；嵌入式；Linux；視頻檢測
ABSTRACT
Since the reform and opening up, China's economy has achieved rapid development, so does the infrastructure construction. After entering in 21st Century, China makes great progress, especially in the areas of semiconductor integrated circuit, communication infrastructure facilities, internet infrastructure. In recent three years, The rapid development of domestic intelligent mobile phone accelerates the rise of mobile Internet. People realize high-efficient shopping, office and remote access human-computer interaction anywhere through mobile phones, tablet PCs and other intelligent devices. For more than a decade, The China’s government makes efforts to promote the "green city", "safe hospital", "safe campus" constructions that leads to the development activity of video monitoring equipment market and its strong demand. Our country is the rate of expansion of the security market surveillance cameras greatly increased by 20% per year. The domestic security equipment service company, Hikvision, sales reached about 17 billions with growth rate of 60% in 2014. It proves that the video surveillance market in China exits a huge demand and development space. In addition, with the people's living standard continues to improve, people begin to pay attention to the security of family. For example, it is playing a important role in smart home system and internet of vehicles. Nowadays, the application of video surveillance technology impacts our life at all aspects. Not only to protect the safety of people's life and property, but also promote the development of intelligent society.
This paper will design a kind of advanced video detection system based on the cloud computing technology combined with embedded Linux technology. This system can solve the problems of data processing and storage in the video detection system. Through the research on the current situation of domestic and international monitoring and detection and the current popular information technology, in this paper, we put forward a kind of embedded Linux video detection system based on cloud computing. The S3C2440A is the core processor in the system, Linux system is used as the embedded system, and cable broadband network is used to link to the internet. Aliyun server is the server and storage devices, and USB camera is used as the surveillance camera. It will store the moving object detected as pictures in the cloud server, people can access to the cloud server for browsing data and pictures through the smart terminal or computer. The system will fully reflects the advantages of cloud computing in secure and convenient. At the same time, the openness of the Linux also makes the program easier to popularize and application in reality. The system, it solves problem of both in terms of secure data storage and in larger capacity storage. Also, the system makes it more convenient for engineering to manage and maintain the server. From experimental results, it shows that the design is feasible for the embedded Linux video detection system based on cloud computing. The system designed can meet the engineering application.
In this paper, it introduces the background of the technology and the status of domestic and abroad firstly. Based on consulting a large number of data and literature and understanding the development trends of information science and technology, it puts forward the design of the paper.Then, it discusses on how to develop the program in detail. The main pars of the design are cloud server, ARM9, USB camera, network, and the environment of the local development. After complete the design of these programs, it tests the system and evaluation the test results. At last, it makes a summary to the full text and proposes the improvement.
KEY WORDS ： cloud computing ； embedded ； linux ； video detection
隨著當今科技的發展，特別是近幾年里發展迅速的云計算技術、物聯網技術，已經極大地改變了我們的生活方式。視頻監控技術被被廣泛地應用在金融、教育、醫療、交通、農業等各行各業，并發揮了巨大作用。隨著人民群眾保護人身財產和自身安全意識的不斷增強,作為安防重要手段的視頻監控系統獲得了廣泛的釆用，公共場所布置了大量的監控設備，特別是金融、軍事、商業等方面和領域。
現在，我們可以普遍看到，在銀行的營業廳、辦公區域、ATM 機，學校的教室、圖書館、宿舍區，在城市的十字路口、大型廣場、停車場，在旅游景區的售票處、熱門景點、紀念品銷售處，在寫字樓的電梯里、辦公室、走廊等等區域，都布滿了各種監控設備，視頻監控設備成了安防的重要組成部分。
回顧傳統的視頻監控與檢測系統，往往采用非自動化的方式對攝像頭所檢測到的視頻圖像進行后期的分析與處理，而視頻檢測到的數據量又非常巨大，人工地實時監測視頻畫面的信息，容易造成監控與檢測信息的丟失或遺漏，同時，人工的視頻過濾方式，極大地浪費人力資源，增加了人力成本，因此，傳統的視頻監控技術不能滿足當今的社會發展需求。智能視頻監控系統是綜合數字圖像處理技術，模式識別，機器視覺，人工智能，通信技術等相關知識實現的全天候，實時自主的分析視頻信號的智能系統[2]。
傳統的視頻監控檢測技術往往是使用本地的計算機硬盤或者嵌入式系統的閃存作為數據信息采集后的存儲介質，并且大多將根文件系統燒入監控設備的NAND 中。以上容易造成兩點缺陷：當需要更改或維護監控設備的底層及應用程序時將變得異常麻煩，維護成本大，容易造成資源浪費；對于存儲設備來說，無論是大容量的硬盤或者較小容量的閃存，當讀寫不當、設備存儲空間不足、存儲設備損壞時，極易造成所存儲數據的丟失，特別是大型商場、購物中心、車站等在存儲設備的存放位置達不到抗震抗火等條件時，存儲數據的丟失往往是最慘重的。
云計算[3]，特別是近些年來公有云、私有云、混合云的不斷發展，虛擬化技術的日漸成熟，以及以阿里云為代表的公有云市場在國內的出現，推動了其他領域的技術創新。云存儲，跟傳統理念中的的硬件存儲不同，云存儲是基于網絡設備的一種新型的存儲服務，用戶不再需要自己的存儲設備和數據中心，只需要向云儲存服務商申請使用權限即可以使用存儲服務。云存儲這個概念一經提出，記得到了眾多廠商的支持和關注，Amazon 公司推出的彈性塊存儲（EBS）技術支持數據持久性存儲，Google 推出在線存儲服務 Gdrive[4]。視頻檢測系統也由原來的集中式網絡存儲模式漸漸轉向云計算與云存儲的模式，不僅能夠很好地解決存儲設備容量不足的問題，還能根據數據量的大小彈性伸縮計算能力與改變存儲容量，云平臺的備份機制能更好地保護數據的安全。
在當前的視頻監控與檢測背景下，本文設計的系統結合嵌入式系統、計算機網絡技術、云計算技術實現遠程實時監控與檢測，實現視頻的智能檢測，并將監測與檢測關鍵信息存儲于云端，保證重要檢測數據的安全，實現遠程異地的實時訪問。
從國內外的發展趨勢來看，視頻監控技術自發展以來經歷了三次變革：基于模擬攝像機的模擬視頻監控系統階段、基于微型計算機的數字視頻監控系統階段、基于嵌入式網絡的技術的視頻監控系統階段[5]。與之相應的監控數據存儲方式也經歷了幾個階段：VCR 模擬數據存儲階段、DVR 數字數據存儲階段、集中式網絡存儲階段。隨著云計算技術與物聯網技術的深入發展，業內開始關注于將嵌入式視頻監控技術與云計算技術相結合的設計趨向，這種傳統技術與新興技術的結合是視頻監控與檢測技術的發展熱點。
模擬視頻監控系統[6]。早期的視頻監控是非實時的，主要由攝像機、顯示器和錄像機等模擬設備實現和傳輸，傳輸距離短、功能簡單、可靠性較差、且只能點對點傳輸[7]。
數字視頻監控與檢測系統，隨著計算機科技的進步，多媒體技術的進步，數字信號處理技術的進步以及存儲技術的快速發展,數字視頻監控系統使用硬盤作為存儲介質，系統具有了簡單的網絡功能[8]。
嵌入式網絡視頻監控與檢測系統，嵌入式系統的發展促進了視頻監控技術的向前推進，該階段，綜合運用了計算機網絡技術、數字信號處理技術、嵌入式系統技術、集成電路和人工智能等學科知識[9]。嵌入式網絡視頻監控系統具有性能穩定、使用方便、易于模塊化開發、數據傳輸量大、速度快等諸多有點，使得嵌入式網絡視頻監控系統成為當前社會視頻監控系統給的主流方式[10]。
基于云計算的視頻監控與檢測系統。伴隨著互聯網技術和計算機網絡技術的飛速發展，特別近幾年發展強勢的云計算技術，使得視頻監控技術有了新的發展方向�；谠朴嬎愕囊曨l監控系統不僅能體現嵌入式網絡視頻監控系統的優勢，還具備云計算的特殊優勢，使得視頻信息成為數據，數據成為服務，產生社會價值。
通過對視頻監控與檢測技術的研究可以知道，目前視頻監控技術已經實現網絡化、智能化的基本要求，可以推斷視頻監控與檢測系統主要的發展趨勢是數字化、網絡化、智能化、云服務化的有機結合，正在實現視頻監控技術的物聯網化、云平臺管理化，同時，視頻監控技術也將向著傳輸速度更快、畫面分辨率更高、嵌入式集成規模更高的趨勢發展。
目前市場上的嵌入式視頻監控產品及解決方案大多是限定在局域網內，監控系統設計良好，性能穩定，能基本達到局域網內的監控要求。部分產品也架接在互聯網上，像一些具有云臺的 IP 攝像機，但是實現效果并不是很好，造價也高，利用率不是很高。通過云計算實現云平臺管理與云存儲將解決傳輸距離問題，同時也解數據存儲問題。本論文就是根據嵌入式系統的發展現狀與發展趨勢以及當今云計算的發展熱點，提出的一種基于云計算的嵌入式 Linux 視頻檢測系統的設計方案。
視頻檢測系統測試：
VNC 遠程登錄 Ubuntu 桌面
掛載阿里云服務器文件系統
串口打印消息
云服務器 store 目錄信息
連續檢測示意圖
客戶端顯示結果
目 錄
摘 要
目 錄
1 緒論
1.1 選題背景與意義
1.1.1 選題背景
1.1.2 選題意義
1.2 課題研究現狀
1.3 論文的研究內容
1.3.1 研究內容
1.3.2 先進性與創新點
1.3.3 文章編排結構
1.4 本章小結
2 本課題的相關技術背景
2.1 云計算技術
2.1.1 云計算的概念
2.1.2 云計算的優勢
2.2 嵌入式 Linux 系統
2.2.1 嵌入式 Linux
2.2.2 ARM 處理器
2.3 運動目標視頻檢測流行算法
2.4 本章小結
3 系統總體設計
3.1 系統需求分析
3.2 功能需求方案
3.3 系統總體設計
3.4 本系統特點
3.5 本章小結
4 嵌入式系統構建與開發
4.1 系統硬件設計
4.1.1 S3C2440A 最小系統
4.1.2 攝像頭及 USB 電路設計
4.1.3 硬件存儲設備
4.1.4 網卡 DM9000
4.2 系統開發平臺的搭建
4.2.1 主機開發環境的搭建
4.2.2 交叉編譯環境的搭建
4.3 嵌入式 Linux 系統移植
4.3.1 U-Boot 的編譯與移植
4.3.2 內核的編譯與移植
4.3.3 根文件系統與 Yaffs 移植
4.4 USB 攝像頭驅動開發
4.5 本章小結
5 基于阿里云的服務器開發
5.1 云服務器與開放式存儲
5.1.1 云服務器 ECS
5.1.2 開放存儲服務 OSS
5.2 TCP/IP 協議族
5.2.1 TCP/IP 模型
5.2.2 基于 BSD 的 Socket 通信
5.3 云服務器軟件設計
5.3.1 Motion 的移植與配置
5.3.2 服務器檢測程序設計
5.3.3 數據的 OSS 存儲軟件設計
5.4 本章小結
6 系統測試
6.1 測試步驟
6.2 測試結果
6.3 測試評價
6.4 本章小結
7 總結與展望
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果
致謝
（如您需要查看本篇畢業設計全文，請您聯系客服索�。�