嵌入式Linux視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在本系統(tǒng)中，程序主要用到的一些系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)如下：open(“/dev/video0”，O_RDWR)：設(shè)備的打開。

close(fd)：設(shè)備的關(guān)閉。

mmap(voidaddr，size_tlen，intprot，intflags，intfd，off_toffset)：設(shè)備緩沖區(qū)到內(nèi)存空間的映射。

munmap(voidaddr，size_tlen)：采集工作結(jié)束后取消mmap和mbuf的綁定。

ioctl(intfd，intcmd，。。。)：控制I/O通道。

4。2。2視頻采集程序的實(shí)現(xiàn)1）打開攝像頭首先對上面提到的類進(jìn)行初始化，接下來利用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)_fd=open(“devfile”，O_RDWR)，該函數(shù)的功能是打開參數(shù)devfile指定的設(shè)備，對于攝像頭用設(shè)備文件名“/dev/video0”表示，_fd是設(shè)備打開后返回的文件描述符，以后可以直接使用它來對設(shè)備文件進(jìn)行操作。

2）獲取攝像頭參數(shù)通過ioctl(_fd，VIDIOCGCAP，capability)函數(shù)來讀取structvideo_capability結(jié)構(gòu)中有關(guān)攝像頭的信息。ioctl(int_fd，intcmd，。。。)主要是用來控制I/O通道，函數(shù)成功返回后使用printf函數(shù)得到各成員分量信息，接著調(diào)用ioctl(_fd，VIDIOCGWIN，window)和ioctl(_fd，VIDIOCGPICT，picture)函數(shù)讀取structvideo_window信息和攝像頭緩沖區(qū)中的video_picture圖像信息。

3）設(shè)置攝像頭緩沖區(qū)中圖像參數(shù)在采集攝像頭視頻數(shù)據(jù)前，可根據(jù)需求修改圖像參數(shù)如分辨率等，具體方法為先給分量賦新值，再調(diào)用函數(shù)ioctl(_fd，VIDIOCSPICT，picture)。

4）視頻數(shù)據(jù)的讀取與read()方式相比，mmap()方式通過把設(shè)備文件映射到內(nèi)存，繞過了內(nèi)核緩沖區(qū)，加速了I/O訪問。完成內(nèi)存映射之后，就可以用mmap()方式實(shí)現(xiàn)對內(nèi)存映射區(qū)域視頻數(shù)據(jù)的單幀采集。此方式下真正做視頻截取的為VIDIOCMCAPTURE，調(diào)用函數(shù)ioctl(_fd，VIDIOCMCAPTURE，mmap)，激活設(shè)備并真正開始一幀圖像的截取，是非阻塞的，接著調(diào)用ioctl(_fd，VIDIOCSYNC，frame)函數(shù)等待一幀圖像截取結(jié)束，成功返回表示一幀截取已完成，接著可以做下一次的VIDIOCMCAPTURE操作。

經(jīng)過上述的幾個過程，系統(tǒng)完成了對USB攝像頭的驅(qū)動、對視頻數(shù)據(jù)的采集工作，捕獲到的視頻幀被映射到內(nèi)存區(qū)域，如果要對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮等處理工作則可通過訪問內(nèi)存映射區(qū)域進(jìn)行。

5結(jié)語作為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，本方案基于目前市場上主流的ARM處理器與嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時采集，整個系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化程度高，與傳統(tǒng)的采集系統(tǒng)相比有較大優(yōu)勢。經(jīng)辦公室局域網(wǎng)測試，該系統(tǒng)實(shí)時性好、穩(wěn)定可靠、圖像質(zhì)量也比較優(yōu)越，可廣泛應(yīng)用在交通、銀行、工業(yè)監(jiān)控及視頻會議等眾多領(lǐng)域。目前該項(xiàng)目產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為20萬元。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：設(shè)計(jì)了一個基于嵌入式Linux的視頻采集系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了Video4Linux下USB攝像頭驅(qū)動和視頻采集程序的實(shí)現(xiàn)過程。