【正文】 r 的描述 *baseBase // buffer 的物理地址 height //Height of the frame buffer width //Width of the frame buffer depth //Depth of the frame buffer 視頻采集流程 要完成基于 V4L 的 USB 攝像頭的視頻數(shù)據(jù)采集，首先需要使系統(tǒng)支持視頻設(shè)備，即驅(qū)動(dòng)的加載，然后需要獲得相關(guān)的視頻設(shè)備的屬性信息和圖像信息，并對(duì)采集窗口、顏色模式、幀狀態(tài)初始化，最后才能進(jìn)行視頻圖像的采集。(vdcap)) 函 數(shù) 來(lái) 獲 得video_capability 中有關(guān)攝像頭的信息，如攝像頭的名字，可獲取最大、最小圖像的分辨率等。vdpict)函數(shù)，否則會(huì)恢復(fù)默認(rèn)值，導(dǎo)致設(shè)置不成功。而 mmap()通過(guò)把設(shè)備文件映射到內(nèi)存中，繞過(guò)了內(nèi)核緩沖區(qū)。 使用 mmap()內(nèi)存映射采集圖像：內(nèi)存映射方式是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用 mmap()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 內(nèi)存映射方式下真正進(jìn)行視頻截取的是通過(guò)命令 VIDIOCMCAPTURE 完成，即調(diào)用函數(shù) ioctl(cam_fp,VIDIOCMCAPTURE,amp。vdv_mmap)) 0) { printf(get capture error, ret(%d)\n,ret)。時(shí)間檢測(cè)函數(shù)如下： double ms_time (void) //返回值單位為毫秒 { static struct timeval tod。處理完后進(jìn)行下一次的循環(huán)。這么大的圖像信息會(huì)給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量、網(wǎng)絡(luò)通信信道的帶寬以及處理器的處理速度增加極大的壓力。 // [IN] height of YUV420 frame to be encoded int in_bitrate。 // [OUT] Length of video stream header } MFC_ENC_EXE_ARG。 addr = (unsigned char *) mmap(0, BUF_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, hOpen, 0)； ③ 設(shè)定編碼參數(shù)，如設(shè)置幀率、比特率等。mfc_args)； ② MFC 接收要編碼的視頻原始 數(shù)據(jù)，即 USB 攝像頭采集的數(shù)據(jù)。mfc_args)得到輸出緩沖區(qū)的地址 。而且本系統(tǒng)屬于一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的整體模塊，可以很方便地應(yīng)用到其它系統(tǒng)中。本文以 在視頻壓縮編碼中的應(yīng)用為目標(biāo)，結(jié)合視頻數(shù)據(jù)高速采集的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于 ARM11 的視頻采集和壓縮編碼系統(tǒng)。 p_outbuf = (unsigned char*)SsbSipH264EncodeGetOutBuf(handle, amp。 MFC 編碼執(zhí)行子函數(shù) SsbSipH264EncodeExe(handle)；該子函數(shù)完成了以下任務(wù)： ① 初始化 MFC 編碼信息。 // [OUT] Size of buffer address } MFC_GET_BUF_ADDR_ARG。 // [OUT] Return code int out_encoded_size。 // [OUT] Return code int in_width。 vidcat 的流程圖 如圖 ： 處理上一幀 采集下一幀 同步等 待 采集一幀 循環(huán)采集 第 32 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 程 序 開(kāi) 始設(shè) 定 默 認(rèn) 值G e t o p t （ ）= E O F重 設(shè) 相 關(guān) 信 息M a x _ t r y ＞ 0打 開(kāi) 視 頻 設(shè) 備是 否 成 功采 集 圖 像是 否 采 取 成 功關(guān) 閉 視 頻 設(shè) 備標(biāo) 準(zhǔn) 輸 出M a x _ t r y 等 待 1秒NY圖 片 格 式 轉(zhuǎn) 換程 序 結(jié) 束YNYNY 圖 vidcat 流程圖 編碼設(shè)計(jì) 如果攝像頭以 15幀 /秒的速度采集圖像，在采集程序中設(shè)定一幀圖像大小為640 480(以像素為單位 )，采用 YUV420P 的格式，那么一幀圖像大小就為 640480 =460800Byte。 在實(shí)驗(yàn)中，本人發(fā)現(xiàn)截取圖像的大部分時(shí)間花在同步等待上。 //同步成功，設(shè)置幀的狀態(tài) 當(dāng)一幀圖像采集成功后，需要對(duì)幀號(hào)和地址進(jìn)行 調(diào)整，然后繼續(xù)采集下一幀。值得注意的是，由于偏移地址只有 vd [0] 和 vd [1], 在采集完下一幀之前必須將當(dāng)前幀處理完畢，否則再次采集到的新數(shù)據(jù)會(huì)將當(dāng)前數(shù)據(jù)覆蓋。后調(diào)用 mmap()函數(shù) cam_mmap=(unsigned char*)mmap(0,vd,PROT_READ | PROT_WRITE, MAPSHARED, cam_fp,0)把設(shè)備內(nèi)容映射到內(nèi)存區(qū)， 其中第一個(gè)參數(shù)為共享內(nèi)存的起始地址，一般設(shè)為 0，表示由系統(tǒng)分配；第二個(gè)參數(shù)為映射到調(diào)用進(jìn)程地址空間的字節(jié)數(shù)，它從被映射文件開(kāi)頭的 offset 個(gè)字節(jié)開(kāi)始算起；第三個(gè)參數(shù)指定共享內(nèi)存的訪問(wèn)權(quán)限（如 PROT_READ（可讀）， PROT_WRITE（可寫(xiě)）， PROT_ EXEC（可執(zhí)行））；第四個(gè)參數(shù)可以是 MAP_SHARED（ 共享映射 ）或者 MAP_PRIVATE（ 私有映射 ）；第五個(gè)參數(shù)為設(shè)備描述符。其中 fd 為文件描述符， pFramebufFer 為內(nèi)存中指向數(shù)據(jù)存放位置的指針，framesizeIn 為需要讀取的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。 （ 5）進(jìn)行視頻采集 完成以上設(shè)備初始化工作后，就可以進(jìn)行視頻圖像采集了，這有兩種方法：一種是 read()直接讀?。涣硗庖环N是 mmap()內(nèi)存映射。具體方法是先給 video_picture 結(jié)構(gòu)體的成員中需要修改的變量進(jìn)行重新賦值，然后調(diào)用 ioctl(cam_fp,VIDIOCSPICT,amp。視頻設(shè)備成功打開(kāi)后，就可以對(duì)設(shè)備文件進(jìn)行讀寫(xiě)操作了。 channel //信號(hào)源的編號(hào) name //名稱 tuners type //VIDEO_TYPE_TV | VIDEO_TYPE_CAMERA （ 4） video_window：采集窗口參數(shù)，如圖像高度、寬度等。 VIDIOCSWIN struct video_window 設(shè)置當(dāng)前設(shè)備圖像大小信 息，如當(dāng)前分辨率等。 在視頻驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)時(shí)， V4L首先規(guī)定了在 Linux文件系統(tǒng)中設(shè)備的位置和名稱。 表 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)列表 軟件 應(yīng)用軟件：視頻采集、壓縮 嵌入式操 作系統(tǒng) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 Boot loader 硬件 S3C6410 USB MFC 整個(gè)嵌入式視頻采集系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成。 第 23 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 5）冗余片 為提高抗數(shù)據(jù)丟失的能力， 提出了冗余片 (Redundant Slices)編碼， 即允許編碼器發(fā)送圖像的冗余表示。 解碼端若獲得所有的劃分，就可以完整重構(gòu)片；解碼端若發(fā)現(xiàn)幀內(nèi)信息或幀間信息劃分丟失，可用的頭信息仍然很好的錯(cuò)誤恢復(fù)性能。利用 FMO，某一片組中宏塊信息丟失時(shí)，可以利用鄰域相關(guān)性，用不同片組中相鄰宏塊的某種加權(quán)來(lái)代替該宏塊。在解碼器中集中存儲(chǔ)了多個(gè)不同的參數(shù)集，包括有序列和圖像參數(shù)集 ，在編碼時(shí) 編碼器 根據(jù) 每個(gè)編碼分片的 頭信息 位置來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)集，圖像參數(shù)集本身也包括使用的序列參數(shù)集參考信息。 網(wǎng)絡(luò)傳輸適應(yīng)性 與以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)不同的是， 采用了分層結(jié)構(gòu)。在前端設(shè)備采集視頻數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò) 數(shù)據(jù)編碼處理后，會(huì)輸出一個(gè) VCL 數(shù)據(jù)，其中包括了編碼后的視頻數(shù)據(jù)序列 。 碼流結(jié)構(gòu)分析 在 中，分層結(jié)構(gòu)最大的不同是取消了序列層和圖像層，并將原本屬于序列和圖像頭部的大部分句法元素游離出來(lái)形成序列和圖像兩級(jí)參數(shù)集，其余的部分則放入片層。 264 中還提供了可選的 CABAC 方法。 而在 中可選 52種不同的量化步長(zhǎng)，這與 中有 31 個(gè)量化步長(zhǎng)很想是，但是在 中，步長(zhǎng)是以 %的復(fù)合率遞進(jìn)的，而不是一個(gè)固定常數(shù)。 （ 2） 高精度的亞像素運(yùn)動(dòng) 矢量 。 264 還支持一種新的流間傳送幀： SP 幀，SP幀的主要作用就是用于不同碼流之間的切換，此外也可用于碼流的隨機(jī)訪問(wèn)、快進(jìn)快退和錯(cuò)誤恢復(fù)。對(duì)于亮度塊，提供了 Intra_4 4 和 Intra_16 16兩種幀內(nèi)編碼模式，前者對(duì)每個(gè) 4 4亮度塊分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，適用于帶有大量細(xì)節(jié)的圖像編碼；后者對(duì)整個(gè) 16 16 亮度塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，適用于平坦區(qū)域圖像編碼。其主要 支持 Interlace 隔行視頻，支持 B片的幀間編碼和采用加權(quán)預(yù)測(cè)的幀內(nèi)編碼；支持基于上下文的自適應(yīng)的算術(shù)編碼 (CABAC)作為熵編碼。除了視頻監(jiān)控外， 的應(yīng)用范圍也非常多 ，比如實(shí)時(shí)視頻通信、 Inter 視頻傳輸、視頻流媒體服務(wù)、壓縮視頻存儲(chǔ)等，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮曨l壓縮技術(shù) [21]。告警聯(lián)動(dòng)策略可以按不同前端，按不同時(shí)間段設(shè)定不同的聯(lián)動(dòng)策略，以周為單位或以天為單位設(shè)定告警聯(lián)動(dòng)預(yù)案，每天最多四個(gè)時(shí)間段； 告警查詢：支持按條件查詢告警，通過(guò)查詢的結(jié)構(gòu)可以方便地回放告警錄像。 第 14 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) PTZ 控制：通過(guò)客戶端監(jiān)控圖像時(shí)，對(duì)于支持 PTZ控制的通道，允許用戶進(jìn)行 PTZ 控制。 針對(duì)各個(gè)樓道，選用高清槍機(jī) TCNC9010S2MP 進(jìn)行監(jiān)控， 130 萬(wàn)像素 CCD，最大 960P 分辨率，看清細(xì)節(jié)， 方便糾紛處理。用戶可在手機(jī)上安裝手機(jī)客戶端平臺(tái)，經(jīng)由 WLAN 網(wǎng)絡(luò)，可隨時(shí)隨地訪問(wèn)系統(tǒng)，同時(shí)以 PC端為終端的客戶端，亦可發(fā)揮監(jiān)視功效，并且 PC 端具有手機(jī)端所不具有的強(qiáng)大計(jì)算能力，提高了視頻播放的效率。 （ 7）客戶端接入模塊， 提供接口接入，使用戶擁有訪問(wèn)權(quán)限，同時(shí)實(shí)現(xiàn)客戶端和平臺(tái)之間信息及指令的交互。 并且 視頻分析含有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)區(qū)域提取、目標(biāo)識(shí)別等過(guò)程。用于監(jiān)控樓層內(nèi)外各個(gè)角落。建設(shè)此系統(tǒng)其主要目的就是要將樓層管理推向自動(dòng)化、智能化、現(xiàn)代化。 方案二：基于 S3C6410 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，原理框圖如圖 所示： C P U 單 元電 源 及 復(fù) 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲(chǔ) 器N A N D F L A S H 圖 S3C6410 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖 第 6 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 方案二是在第三代視頻監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)上，采用基于 ARM11 的 S3C6410 控制器完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中控制。 系統(tǒng)的安全操作除采用軟 /硬件保護(hù)性措施外，還與操作人員的素質(zhì)和管理制度密不可分。即使在出現(xiàn)重大的故障時(shí)，如黑客攻擊、 第 4 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 網(wǎng)絡(luò)癱瘓等，各子系統(tǒng)仍備有本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，并備有人工輸入信息的操作截面，使授權(quán)的操作員能及時(shí)處理各類問(wèn)題，確保系統(tǒng)仍能正常工作和操作。 (2)可靠性 系統(tǒng)必須具有高度的安全性、可靠性 和穩(wěn)定性。 20 世界 90 年代中期，以 DVR（ Digital Video Recorder）為代表的第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)在視頻監(jiān)控市場(chǎng)上，大大提高了用戶對(duì)錄像信息的處理能力。采用視頻監(jiān)控為主的多種技術(shù)防范結(jié)合的系統(tǒng)是預(yù)防和制止犯罪最為有效的措施。其主要是采用圖像處理、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過(guò)濾掉視頻畫(huà)面無(wú)用或干擾信息、自動(dòng)識(shí)別不同物體，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，快速準(zhǔn)確的定位事故現(xiàn)場(chǎng)，判斷監(jiān)控畫(huà)面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作，從而有效進(jìn)行事前預(yù)警，事中處理，事后及時(shí)取證的全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)控的智能系統(tǒng)。 視頻監(jiān)控的發(fā)展及現(xiàn)狀 近三十年來(lái)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、全數(shù)字換監(jiān)控系統(tǒng)三個(gè)階段的演變，得到了巨大的發(fā)展。 第三階段：網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)管理平臺(tái)上也采用授權(quán)、密碼、口令、驗(yàn)證、確認(rèn)等手段，能確保系統(tǒng)設(shè)備可靠、無(wú)誤的工作，確保應(yīng)用可靠。 (7)安全性 安全性和可靠性是密不可分的。 第 5 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 方案論證選擇 在視頻監(jiān)控系統(tǒng)上，其基本原理基本一致：前端視頻采集設(shè)備采集原始視頻圖像，再經(jīng)由圖像處理模 塊編碼后傳輸至中心平臺(tái)后，一部分分流至電視墻顯示監(jiān)控，一部分流至硬盤(pán)存儲(chǔ)。在此，將目光轉(zhuǎn)向了由三星公司出品的 S3C6410，比之DM6446，該產(chǎn)品在成本上更小，雖然還需要將系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至 Linux 上，工作量大大的加大了，但是考慮到成本上，故本研究課題還是選擇了 S3C6410。本方案中采用的是無(wú)線傳輸。 ② 攝像機(jī)控制 傳輸 ： 在各會(huì)集點(diǎn) 引出一條 RVVP* 屏蔽控制線 至前端各可控監(jiān)控點(diǎn) ，通過(guò)握手的方式連接下一個(gè)可控?cái)z像機(jī) 。 （ 3） 視頻存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)庫(kù)， 采集視頻經(jīng)由視頻分配器后，根據(jù)視頻特征 存儲(chǔ) 在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 客戶端 客戶端 是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中最直觀的一個(gè)模塊， 也是用戶同整個(gè)系統(tǒng)交互的平 第 11 頁(yè)