基于A(yíng)RM的嵌入式無(wú)線(xiàn)視頻采集系統設計方案

3 系統軟件結構

　　本嵌入式遠程視頻監控系統軟件由攝像頭驅動(dòng)模塊、圖像采集模塊、H.264圖像壓縮模塊、嵌入式Web服務(wù)器組成。攝像頭驅動(dòng)模塊實(shí)現攝像頭在Linux操作系統下的正常工作，并為應用程序提供接口。圖像采集程序獲取攝像頭傳送過(guò)來(lái)的圖像信息并進(jìn)行暫存。H.264壓縮模塊完成對原始圖像的編碼處理。嵌入式Web服務(wù)器實(shí)現圖像數據處理與網(wǎng)絡(luò )傳輸。嵌入式Web服務(wù)器一般由5個(gè)主要模塊組成：嵌入式HTTP引擎、安全模塊、應用程序接口、文件系統和配置模塊。由于開(kāi)發(fā)平臺采用的嵌入式操作系統為ARMLinux，具有成熟的文件系統，提供文件訪(fǎng)問(wèn)的接口，可以直接使用文件系統提供的讀寫(xiě)接口訪(fǎng)問(wèn)嵌入式Web資源文件，不需要另外設計文件系統。嵌入式視頻監控系統軟件體系結構如圖3所示。

圖3 嵌入式視頻監控系統軟件體系結構

　　3.1 攝像頭驅動(dòng)程序設計

　　圖像的采集工作由圖像傳感器MI360和視頻壓縮芯片ZC0301完成，ZC0301通過(guò)USB接口和S3C2410相連，因此驅動(dòng)程序主要是對Linux下USB驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，ZC0301的驅動(dòng)獨立開(kāi)發(fā)難度較大，主要是既要考慮圖像采集芯片的驅動(dòng)，還要考慮USB的驅動(dòng)，且Vimicro沒(méi)有公布ZC0301的詳細技術(shù)資料。Linux下ZC0301的驅動(dòng)程序有開(kāi)源代碼，根據本系統的開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行修改、移植、重新編譯內核等操作可以完成ZC0301的驅動(dòng)程序。

　　3.2 圖像采集模塊設計

　　Video4linux（V4L）是Linux的影像串流系統與嵌入式影像系統的基礎，是LinuxKernel中支持影像設備的一組APIs，配合適當的視頻采集卡與視頻采集卡驅動(dòng)程序，可以實(shí)現影像采集、AM/FM無(wú)線(xiàn)廣播、影像CODEC、視頻切換等功能。Video4linux為二層式架構，上層為Video4linux驅動(dòng)程序本身，下層架構則是影像設備的驅動(dòng)程序。這里用到的是Video4linux的上層驅動(dòng)程序，即Video4linux本身所提供給程序開(kāi)發(fā)人員的APIs。

　　Video4linux視頻圖像采集流程如圖4所示。

圖4 Video4linux視頻圖像采集流程圖

　　3.3 H.264圖像壓縮模塊設計

　　H.264是ITU-T視頻編碼專(zhuān)家組（VCEG）和ISO/IEC活動(dòng)圖像編碼專(zhuān)家組（MPEG）的聯(lián)合視頻組（JVT）開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數字視頻編碼標準。在技術(shù)上，H.264標準有很多優(yōu)勢，如統一的VLC符號編碼，高精度、多模式的位移估計，基于4×4塊的整數變換、分層的編碼語(yǔ)法等。這些措施使得H.264算法具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下能夠比H.263降低50%左右的碼率。

　　H.264的碼流結構網(wǎng)絡(luò )適應性強，增加了差錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。H.264能以較低的數據速率傳送基于IP的視頻流，在視頻質(zhì)量、壓縮效率和數據包恢復丟失等方面，超越了現有的MPEG-2、MPEG-4和H.26x視頻通信標準，更適合窄帶傳輸，是目前監控系統最為理想的信源壓縮編碼標準。