基于Android的MJPEG網(wǎng)絡攝像機設計

其中主要實現(xiàn)如下功能。
①初始化Linux V4L2接口，必須按照V4L2標準結(jié)構(gòu)初始化結(jié)構(gòu)體，其中包括struct v412_capability cap；struct v412_format fmt；struct v412_buffer buf；struct v412_requestbuffers rb；struct v412_streamparm setfps。此外將視頻設備名、視頻寬度、視頻高度、幀率、視頻格式和抓取方法傳遞給函數(shù)init_videoIn(struct vdIn*vd，char*device，int width，intheight，int fps，int format，int grabmethod)實現(xiàn)初始化。值得注意的是眾多USB camera并不支持JPEG格式視頻流直接抓取，針對YUYV格式抓取卻有廣泛支持。后期進行圖像識別算法操作時直接分析YUYV原始圖像數(shù)據(jù)，將節(jié)省JPEG壓縮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原始圖像數(shù)據(jù)的大量運算開銷，因此采用YUYV抓取模式。
②創(chuàng)建核心圖像處理線程。在該線程內(nèi)實現(xiàn)：抓取功能。
◆UVC設備單幀抓取，uvcGrab(struct vdIn*vd)函數(shù)實現(xiàn)單幀YUYV格式的原始圖像拷貝到內(nèi)存，采用高效的mmap內(nèi)存映射方法讀??；
◆JPEG核心算法實現(xiàn)，JPEG壓縮算法占用大量CPU時間，下一小節(jié)將詳細討論。
③創(chuàng)建套接字接口。為實現(xiàn)多用戶同時連接網(wǎng)絡攝像機，必須采用socket服務線程，每當有新用戶連接同時產(chǎn)生一個新線程與之對應，實現(xiàn)多用戶端同步監(jiān)控。
④搭建基于Web瀏覽器訪問方式的Web主頁。嵌入式設備資源有限，輕量級的Web Server主要有：Boa、Httpd、Thttpd等。本設計選用開源的Boa、交叉編譯Boa源碼配置boa．conf文件，配置系統(tǒng)etc自啟動shell加入Boa程序，將編寫HTML頁面文件放入系統(tǒng)中對應的www目錄后即可正常工作。
2．2 MJPEG壓縮算法研究與實現(xiàn)
MJPEG(Motion Joint Photographic Experts Group)視頻編碼格式，把運動的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來處理，這種壓縮方式單獨完整地壓縮每一幀，編輯過程中可隨機存儲每一幀，可進行精確到幀的編輯。MJPEG單幀壓縮算法為JPEG(Joint Photographic Experts Group)。人眼視覺生理特性決定眼睛對構(gòu)成圖像的不同頻率成分具有不同的敏感度。JPEG壓縮是有損壓縮，但損失的部分是人類視覺不容易察覺到的部分，利用眼睛對色彩域中的高頻信息部分不敏感的特點，節(jié)省大量需要處理的數(shù)據(jù)信息。一幀原始圖像數(shù)據(jù)對其進行JPEG算法編碼過程分兩大部分：
①空間冗余度，去除視覺上的多余信息；
②結(jié)構(gòu)(靜態(tài))冗余度，去除數(shù)據(jù)本身的多余信息。
JPEG編碼中主要涉及包括：DCT、zigzag編碼、量化、RLE編碼、范式Huffman編碼、DC(直流分量)的編碼。JPEG編碼流程如圖4所示。