嵌入式Linux視頻采集系統的設計與實(shí)現

在本系統中，程序主要用到的一些系統調用函數如下：open(“/dev/video0”，O_RDWR)：設備的打開(kāi)。

close(fd)：設備的關(guān)閉。

mmap(voidaddr，size_tlen，intprot，intflags，intfd，off_toffset)：設備緩沖區到內存空間的映射。

munmap(voidaddr，size_tlen)：采集工作結束后取消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1）打開(kāi)攝像頭首先對上面提到的類(lèi)進(jìn)行初始化，接下來(lái)利用系統調用函數_fd=open(“devfile”，O_RDWR)，該函數的功能是打開(kāi)參數devfile指定的設備，對于攝像頭用設備文件名“/dev/video0”表示，_fd是設備打開(kāi)后返回的文件描述符，以后可以直接使用它來(lái)對設備文件進(jìn)行操作。

2）獲取攝像頭參數通過(guò)ioctl(_fd，VIDIOCGCAP，capability)函數來(lái)讀取structvideo_capability結構中有關(guān)攝像頭的信息。ioctl(int_fd，intcmd，。。。)主要是用來(lái)控制I/O通道，函數成功返回后使用printf函數得到各成員分量信息，接著(zhù)調用ioctl(_fd，VIDIOCGWIN，window)和ioctl(_fd，VIDIOCGPICT，picture)函數讀取structvideo_window信息和攝像頭緩沖區中的video_picture圖像信息。

3）設置攝像頭緩沖區中圖像參數在采集攝像頭視頻數據前，可根據需求修改圖像參數如分辨率等，具體方法為先給分量賦新值，再調用函數ioctl(_fd，VIDIOCSPICT，picture)。

4）視頻數據的讀取與read()方式相比，mmap()方式通過(guò)把設備文件映射到內存，繞過(guò)了內核緩沖區，加速了I/O訪(fǎng)問(wèn)。完成內存映射之后，就可以用mmap()方式實(shí)現對內存映射區域視頻數據的單幀采集。此方式下真正做視頻截取的為VIDIOCMCAPTURE，調用函數ioctl(_fd，VIDIOCMCAPTURE，mmap)，激活設備并真正開(kāi)始一幀圖像的截取，是非阻塞的，接著(zhù)調用ioctl(_fd，VIDIOCSYNC，frame)函數等待一幀圖像截取結束，成功返回表示一幀截取已完成，接著(zhù)可以做下一次的VIDIOCMCAPTURE操作。

經(jīng)過(guò)上述的幾個(gè)過(guò)程，系統完成了對USB攝像頭的驅動(dòng)、對視頻數據的采集工作，捕獲到的視頻幀被映射到內存區域，如果要對視頻數據進(jìn)行壓縮等處理工作則可通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)內存映射區域進(jìn)行。

5結語(yǔ)作為網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的一部分，本方案基于目前市場(chǎng)上主流的ARM處理器與嵌入式Linux操作系統，實(shí)現了視頻數據的實(shí)時(shí)采集，整個(gè)系統數字化、網(wǎng)絡(luò )化程度高，與傳統的采集系統相比有較大優(yōu)勢。經(jīng)辦公室局域網(wǎng)測試，該系統實(shí)時(shí)性好、穩定可靠、圖像質(zhì)量也比較優(yōu)越，可廣泛應用在交通、銀行、工業(yè)監控及視頻會(huì )議等眾多領(lǐng)域。目前該項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益約為20萬(wàn)元。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：設計了一個(gè)基于嵌入式Linux的視頻采集系統，詳細介紹了Video4Linux下USB攝像頭驅動(dòng)和視頻采集程序的實(shí)現過(guò)程。