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基于HEVC的水面无人艇加密图传系统设计与实现
| 论文题名： | 基于HEVC的水面无人艇加密图传系统设计与实现 |
| 关键词： | 无人艇;加密图传系统;RTMP流媒体传输;SSL加密协议 |
| 摘要： | 随着无人技术的发展，无人艇也开始应用在水面垃圾清洁、水质检测以及军事等领域，逐渐代替人工去完成水上作业的任务，当水面状况较为复杂时，人类只需远程操纵即可完成任务。因此，如何更好监控水上作业的情况，图传系统就发挥了重要的作用。当前无人艇图传系统存在的视频图像清晰度低，时延长，传输过程安全性等问题，可能会导致视频数据泄露、工作人员对水上突发状况无法及时做出正确的决策。此时，研究与设计一套清晰度高、时延低的加密图传系统具有实际的应用价值。 因此，本文设计了一套基于HEVC编码的加密图传系统，包括基于英伟达JetsonXavierNX嵌入式板的推流端、基于RTMP协议的流媒体服务器，以及基于QT与FFMPEG的播放器。该系统可应用在无人艇以及其他无人系统、安防系统等对视频数据安全性、时延以及视频质量要求较高的系统上。主要研究内容如下： (1)针对时延长和视频清晰度问题，基于英伟达JetsonXavierNX实现了推流系统，包括对视频数据的采集、编码与加密，通过MW600GQ5G模块将数据传输至流媒体服务器上，采用海康威视的E14A摄像头，实现2K高清视频传输，采用第三方库实现GPU编码加速，提高图像清晰度，并减少在编解码和视频传输过程中的时延；编写了一个RTMP流媒体服务器，并对服务器的性能进行优化，实现了视频数据存储、转发功能，降低系统时延。 (2)针对数据安全性低问题，基于AES加密算法对视频数据加密；通过选择加密，减少由于加密而导致的时延；采用SSL加密协议传输密钥，提高了密钥在传输过程中的安全性。 (3)针对客户端播放时延、音视频同步以及跳转问题，通过优化FFMPEG接口，以及服务器对视频帧的缓存和重采样，实现了客户端打开加密的网络流，并减少了首帧播放的时延；采用GPU加速对视频进行解码，降低了播放时延；最后对音视频同步和视频跳转算法进行优化。 最后，对设计出来的无人艇图传加密系统进行测试，针对5G模块的传输速度、视频编解码质量、视频流的加密解密质量进行性能测试和分析。最终本文设计的系统能够支持视频加密功能，系统平均时延750毫秒，视频质量PSNR指标大于35dB。 |
| 作者： | 陈泽锐 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 徐雍;刘露 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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