论文研究-基于嵌入式LINUX实现视频采集 .pdf

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基于嵌入式LINUX实现视频采集,刘彦兰,,本文设计了嵌入式远程监控系统中的视频采集端。提出了基于ARM Linux的视频采集编码设计方案,采用S3C2440作为主处理器,选用OV511 OV7650��
国武技论文在线 用户进程 系统调用 摄像头驱动 文件操作接L 接收缓冲区发送缓冲区 中断服务程序 摄像头 图摄像头驱动实现原理 系统通过实现传输。为提高有效数据的传输速度可扩大的缓冲 来降低每个事务中握手信息所占比例。每次传输都需要在操作系统中进行 的建立、发出、回收和数据整理等阶段。可建立两个,当等待一个被回收时,也 就是图像正在被传感器采集时同时处理、初始化另一个,并在回收后立刻将其发出 两个父替使用,大大提高了系统处理的时间效率。 在编译器部分将 下的摄像头驱动程序中 文件中相关行修改为 修改 文件,这样在配置内核的 时侯才可以看见驱动程序的名称。同时对下列与处理器相关的部分进行修改,即可实现对 的驱动的移植 接口处理 由于 的主机控制器不包含接口,因此需要删除 中与 接口相关的代码 寄存器地址设置 在 中,使 的主机控制器寄存器的起始地址 初始化 主机控制器中断设置 在 中,使 的主机控制器寄存器的中断问量初始化 根端口数目设置 在 中,定义根 的下行端口数日为 的默认值为 修改 和 文件 修改完成后执行命令,即可生成所需要的带有后缀的驱动文件。 驱动程序设计完成并编译成功后,使用动态加载的方法添加到内核中。首先在宿主机上 交叉编译好驱动模块,然后通过串∏下载到开发板上,再使用 命令将驱动挂载,摄 像头驱动便可成功添加,通过命令可以査看当前驭动添加的情况。 国武技论文在线 视频采集 系统软件基于开发,基本流程原理如图。其中最关键的步骤就是视频数据的采 集,一般有两种实现方法,一是直接读取,二是内存映射的方法 开始 开启视频设备 获取设备信息和 图像信息 初始化采集窗口。颜 色模式,抗惑 定采集方法,以冈有映 射方式获视頻数 视质处理 果柴完成>> 关闭视频改备 结束 图视频采集流程 定义数据结构 程序中需要定义些数据结构,如: ,包含摄像头的基本信息 ,包含设备采集图像的各种属性 ,用于内存映射; 利用 进行映射的帧信息,实际上是输入到摄像以存储器缓冲中的帧信息 包括设备采集窗口的各种参数。 系统中把设备看成设备文件,在用户空间可以通过标准的系统调用函数操作 设备文件,从而达到与设备通信交互的日的。用函数来控制通道。 米集程序实现过程 打廾视频设备 在中视频设备对应的设备文件为 采用数来打廾视频设备 获取设备信息和视频信息并进行设置 开启设备文件后,通过调用 和 E数米实现对 设备信息以及图像信息的获取。这两个函数均通过调用函数来取得设备和图像的相关 信息,并将取得的信息放到 结构里。 若需对图像信息进行设置时,先给 数据结构对象中所要修改的变量进行重 新赋值,然后通过数的 来进行设置。通过调用 可设置所采集图像的属性。 设置窗口的高度和宽度 编码器输入的是格式的 码流,故将采集窗口的高度设置为,宽度为 国武技论文在线 获取祧频帧 使用 內存映射方式截取视频, 系统调用使得进程之间通过映射同 普通文件实现共享内存。主要部分介绍如下 初始化及设置 使用 函数初始 获得摄像头 存储缓冲区的帧信息,之后修改 和帧状态的设冒。 实现摄像头设备文件到内存区的映射 调用 数,将设备 文件的内容映射到内存区。 数据采集 调用 截取图像,失败将返回,若函数成功 调用,便开始一帧图像数据的截取,并将当前帧号按缓冲区总帧数的模加上,为下一帧截 取作淮备。然后调用 函数,成功返回则表示图像截取已完成 可以开始作下一帧图像的采集。 图像捕捉数 是 内存映射方式捕捉视频数据的具体实现,每次 采集一帧 格式的原始图像数据。在使用双缓冲区轮换采集时,对于每个缓冲区进 行连续帧采集,通过外加循环控制对摄像头帧绥冲区采集的次数来实现,以达到提高效率的 日的。 在此基础上也可实现连续帧的采集, 最多支持一次采集帧,首先需要 设置采集的叻数 ,并将 定义每帧数据在 内存中的起始位置,利用 便可获得 的 信息。除此之外还要设置数据缓冲区的大小,然后利用 操作进行 数据的连续采集,直到缓冲区中的剩余空间无法保存一个完整的数据帧 当缓冲区中没有可利用的空间时,系统调用 来检查视频采集过程是 否完成。若完成时,应用稈序为数据帧分配地址,使缓冲区的数据帧可被安全用于其他进稈。 关闭视频设备 在采集完成后,需要关闭设备,并收回系统资源。如果是采用内存映射方法进行视频采 集,在系统任务完成后必须用 函数关闭映射内存,函数可关视频设备文件 视频采集系统的多线程设计 在采集和处理模块的设计中创建图像采集和图像处理两个线稈,并开辟两个缓冲区轮换 采集图像帧,以便解决视频采集模崁与编码模垗的冋步。在采集程序写满缓丬区后,改变 线程等待条件,释敚被阻塞的图像处理线程对该缓冲区数据进行编码输出。同时采集线程转 到缓冲区,若此时图像处理线程已完成对缓冲区的处理,则将采集获得的帧图像覆盖 保存至缓冲区,否则阻塞。两个缓冲轮流使用,不丢弃任何帧,并且图像采集与处理同步 进行,提高了效率。 结论 本文给出了远程监控系统中视频采集技术的分析和硏究并得到实验结果。 处理 控制器兼容 标准,支持低速 和全速 设备。实验 表明,视频采集程序对 格式的图像采集效率最高,采集速率分别达到 国武技论文在线 以上,接近全速模式卜的极限速率。对格式的图像采集效率较低,距离 全速 传输的理论值相差较远,这既与摄像头的硬件特性有关包括图像传感器的特性以及桥 接芯片对图像格式的处理,也与驱动程序的实现有关。不过单从采集帧速率上看,的 采集速度和采集速度己经可以满足一般嵌入式实时应用的要求。 参考文献 刘森嵌入式系统接口设计与驱动川发北京:北京航空航大科技大学出版社, 孙大泽嵌入式设计及驱动川发指南基于 处理器北京:电子工业出版社, 黄英,肖旭,魏急波.基嵌入式的远程监控系统的设计.电子工程师,,

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