【導讀】銀行、商場、質(zhì)量檢測、交通管理等。傳統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)大多數(shù)十有PC和圖。人員來管理，費用較高并且傳輸距離有限。例如在偏遠的地帶、山區(qū)等惡。劣的環(huán)境下，這種圖像采集系統(tǒng)很難正常工作。型化、低成本、低功耗成為可能。目前圖像監(jiān)視系統(tǒng)領域內(nèi)，有線圖像監(jiān)視方式受到了固有物理布線的限制,帶資源限制的情況下的實時傳輸視頻圖像。而圖像采集的硬件設計也很重要，主。此外，系統(tǒng)的軟件則基于Eilipse的嵌入式集成開發(fā)環(huán)境的構建，完成系。方式實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)采集無線傳輸工作，在服務器端由用戶控制系統(tǒng)接收圖像。

　　

【正文】 lash 的戈 d分為 :前 2MB用于存放 Linux 內(nèi)核，剩下的空間用來存放、 39。AFFS 文件系統(tǒng)。修改后的 smdk_ default nand_part 結構如下 : static struct mtdpartition smdk default nandpart[]={ [0]={ .name=kernel .size=SIZE 2M .offset=0,武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 25 } [1]={ .name=nYa}S .offset=MTDPART OFS APPEND .size=MTDPART SIZ FULL } } MTDPART OFS APPEND 表示當前分區(qū)緊接著上一個分區(qū)， MTDPART SIZ FULL 表示當前分區(qū)的大小為剩余的 Flash 空間。 (4)配置 Linux 內(nèi)核。 在修改內(nèi)核的配置文件后，就可以直接使用“ makemenuconfig”命令來配置內(nèi)核了。在配置本系統(tǒng)要使用的內(nèi)核時，主要要選擇如下幾項 : 選擇 System typeS3C2440 Machines。選定系統(tǒng)所用 CPU類型。 選擇 Multimedia devicesVideo for Linux。此項為 Video4Linux 編程接口函數(shù)提供支持。 選擇 USB Support, OHCI, UHCI。這幾項為 USB 控制器提供支持。 選擇 Network device support}PPP(pointtopoint protocol) support此項為 GPRS 傳輸提供支持。 選擇 USB Multimedia devices 一 USB SPCASXX Sunplus Vimicro SonixCameras。此項為中星微系列的 USB 攝像頭提供了驅(qū)動。其提供了基本的I/O 操作接口函數(shù) open, close, read, write 的實現(xiàn)、對終端的處理實現(xiàn)、內(nèi)存映射功能以及對 I/O 通道的控制接口函數(shù)等另外還有與 LCD, UART 接口設備等項。 (5)編譯內(nèi)核 在 Linux 內(nèi)核配置完畢后，就可以使用命令“ make uImage” 新編譯內(nèi)核，生產(chǎn)內(nèi)核映像后，下載至系統(tǒng) NAND Flash 中即可。 武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 26 移植 YAFFS2 文件系統(tǒng) YAFFS(yet another flash file system)專門為 NAND Flash 設計的嵌入式文件系統(tǒng)，適用于大容量的存儲設備。它是一種日志結構的文件系統(tǒng)，提供了損耗平衡和掉電保護，可以有效地避免意外掉電對文件系統(tǒng)一致性和完整性的影響。 YAFFS 采用一種多策略混合的垃圾回收算法，結合了談心策略的高效性和隨機選擇的平均性，達到了兼顧損耗平均和系統(tǒng)開銷的目的。目前 YAFFS 已經(jīng)不再維護了，所以本系統(tǒng)采用 YAFFS2。首先下載 YAFFS 文件系統(tǒng)的源代碼，網(wǎng)址 : .，解壓后即可得到Development 目錄，里面有兩個子目錄 :YAFFS 和 YAFFS2o YAFFS2 移植的主要工作如下 。 (1)將 AFFS2代碼加入內(nèi)核中。通過 YAFFS2目錄下的腳本文件 來給內(nèi)核打補丁的方式將 YAFFS2 代碼加入到內(nèi)核中，如下所示 : 腳本文件 :usage: ./ c/1 kernelpath if c/1 is c,then copy. if 1 then link 添加代碼命令 : $cd /Development 行 affs2 $./ c / (2)重新配置、編譯內(nèi)核。再次配置內(nèi)核，除了 中所選擇的選項外，再選擇 MTDNAND Flash supportYaffs filesystem on NAND，該項用于為本系統(tǒng)采用的文件系統(tǒng) yaffs2 提供支持 [27]。 圖像采集程序的實現(xiàn) Video4linux 簡介 Video4linux(簡稱 V4L)是 Linux 中關于視頻設備的內(nèi)核驅(qū)動，它為視武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 27 頻設備的應用程序編程提供了一系列接口函數(shù)，這些設備包括目前市場上常見的電視采集卡、視頻捕捉卡和 USB 接口的攝像頭等。對于 USB 口攝像頭，其驅(qū)動程序中需要提供基本的 vo操作接口函數(shù) open, read, write, close的實現(xiàn)。與視頻捕獲相關的設備文件為 :/dev/video。 圖像數(shù)據(jù)的 JPEG 壓縮編碼及 JPEG 文件結構 由于嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中對軟硬件都有十分嚴格的要求，系統(tǒng)資源有限，因此對系統(tǒng)采集的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮編碼就 顯得十分必要，另外圖像數(shù)據(jù)在經(jīng)過壓縮后還可以提高系統(tǒng)的無線傳輸效率。 JPEGOoint photographic experts group)是一個由 ISO 和 IEC 兩個組織機構聯(lián)合組成的一個專家組，負責制定靜態(tài)數(shù)字圖像壓縮編碼標準，由其開發(fā)的壓縮算法稱為 JPEG 算法，目前已經(jīng)成為國際上通用的標準，因此又稱為 JPEG 標準。 JPEG 是一個適用范圍很廣的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標準，既可用于灰度圖像又可用于彩色圖像 [}a9} o JPEG 是到目前為止用于攝影圖像的最好的壓縮算法。一幅占用 4MB存儲空間的 24 位 BMP 位圖圖 像文件，采用 JPEG 壓縮編碼后，所占用的存儲空間大小約 SOKB，而且圖像的質(zhì)量人眼并不能感覺到明顯的區(qū)別。 JPEG 壓縮編碼算法的主要步驟如下 ： 色彩系統(tǒng)變化 ； 正離散余弦變換 ((FDCT)； 量化 (quantization)； Z字形編碼 ((zigzag scan)； 游程編碼 ； 嫡編碼。 在 Eclipse 平臺下實現(xiàn)圖像采集及處理程序 在 Linux 系統(tǒng)中，采用設備文件統(tǒng)一管理硬件設備，從而將硬件設備的特性及細節(jié)對用戶因此起來，使用戶可以像訪問一般文件一樣訪問設備文件，可以通過 open( ), write( ), ioctl()等操作對目標設備進行操作。攝像頭采集到圖像數(shù)據(jù)后首先存儲在攝像頭的緩存區(qū)中，從設備緩存區(qū)中獲取圖像數(shù)據(jù)有兩種方式 :武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 28 第一種方式是直接讀取方式，可以采用系統(tǒng)調(diào)用 read()直接將數(shù)據(jù)從設備中讀出 。 第二種方式是內(nèi)存映射方式，可以通過 ~ap()函 數(shù)實現(xiàn)。直接讀取方式的優(yōu)點是比較簡單，只需要將設備號傳遞給 read()即可通過圖像指針獲取圖像數(shù)據(jù)，但是缺點是效率較低。而采用內(nèi)存映射方式時，首先通過 ioctl()函數(shù)獲取攝像頭緩存區(qū)中圖像的幀信息，然后通過 ~ap()函數(shù)將攝像頭文件映射到系統(tǒng)內(nèi)存，這樣就可以直接從系統(tǒng)內(nèi)存中獲取圖像數(shù)據(jù)了。因為對內(nèi)存的訪問要遠比對外部設備的訪問速度，所以內(nèi)存映射方式的速度比較快，效率比較高。本系統(tǒng)采用內(nèi)存映射方式。本系統(tǒng)采用的圖像采集設備是 USB 接口的攝像頭。由 可以知道，在 中已經(jīng)包含了 針對中星微系列的 USB 接口攝像頭的驅(qū)動，因此只需要在移植內(nèi)核時將 USB 驅(qū)動靜態(tài)編譯進內(nèi)核即可，而不需要自己實現(xiàn) USB 接口攝像頭的驅(qū)動，這樣就大大減少了工作量。在 USB 接口攝像頭驅(qū)動程序被加載后，只需要編寫針對本系統(tǒng)的圖像采集應用程序就可以了。圖像采集程序的流程如圖 42所示武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 29 在 Eclipse 中首先新建一個工程 Acqpict。 在工程建立完成后，就可以編寫圖像采集程序的應用程序了。在程序中，利用 video4linux 提供的數(shù)據(jù)結構編寫了一個存儲攝像頭設備的數(shù)據(jù)結構 my dint fdev，該結構的主要成員如下 Int fd 。//設備號 char *videodevice。//設備指針 struct video mmap vmmap。 //內(nèi)存映射 struct video_ capability videocap。 //攝像頭的基本信息 struct video mbuf videombuf。//利用 mmap 映射的幀信息 struct video_picture videopict。//設備采集的圖像的各種屬性 int grabMethod 。 //獲取圖像數(shù)據(jù)的方式 unsigned char *pFramebuffer。//mmap 的返回值，即圖像數(shù)據(jù)在內(nèi)存的起始地址武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 30 unsigned char *ptframe[4]。//緩沖區(qū)個數(shù) pthread_mutex t grabmutex。//互斥信號量 volatile int frame cour。//幀緩沖區(qū)計數(shù)器 利用該數(shù)據(jù)結構、 Linux 系統(tǒng)調(diào)用和 video4linux 我們編寫了實現(xiàn)圖像采集程序的各個功能模塊。下面給出部分模塊的實現(xiàn)代碼 : （ 1） 攝像頭初始化 int init dev(struct my dev *mydev,char *device,int width,int height,int format,intgrabmethod)。//此函數(shù)的主要作用是初始化內(nèi)存幀緩沖區(qū)。 my devcameraname=NULL。 my dev 一 videodevice=NULL。 my dev 一 videodevice=(char*)realloc (my dev一 videodevice, 16)。 /*重新分配內(nèi)存 */ my_dev 一 cameraname=(char*)realloc (my dev一 cameraname, 32)。 snprintf (my 一 ev 一 videodevice, 12, %s, device)。/*最多從源串中拷貝 n1 個字符到目標串中，然后再在 后面加一個 */memset (my_dev 一 cameraname, 0, sizeof (my dev 一 cameraname))。 memset(my dev一 bridge, 0, sizeof(my dev一 bridge))。 my dev 一 signalquit=1。 my dev 一 hdrwidth=width。 xny_dev 一 hdrheight=height。 my dev 一 formatIn=format。 my dev 一 bppIn=GetDepth (my dev 一 formatIn)。 //8位深度 my dev 一 grabMethod=grabmethod。 //mmap or 武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 31 read my_dev 一 pFramebuffer=NULL。 } (2)創(chuàng)建采集圖像線程。 pthread_create (amp。wl， NULL, (void *)mygrab, NULL)。 (3采集一幀圖像的數(shù)據(jù)，并調(diào)用 convertframe()函數(shù)使其轉成一幀。 int mygrab(struct my dev *mydev) { ...... mydev=mydev 一 hdrheight。 mydev 一 =mydev 一 hdrwidth。 mydev 一 =mydev 一 formatIn。 if (ioctl (mydev 一 fd, VIDIOCSYNC,amp。mydev 一 vmmap. frame)0) /*判斷當前幀是否截取完畢 */ perror (cvsync err}n)。 erreur=一 1。 } pthread_mutex_lock (amp。mydev 一 grabmutex)。 jpegsize= convertframe(mydev 一 ptframe[mydev一 frame_ cour]+ sizeof(struct frame t), mydev 一 pFramebuffer+ mydev[mydev 一 ], mydev 一 hdrwidth mydevhdrheight, mydevformatIn, mydevframesizeIn)。 headerframe=(struct frame t*) mydev 一 ptframe[mydev一 frame_ cour]。 snprintf(headerframeheader,5,%s,SPCA)。 headerframeseqtimes=ms time()。武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 32 headerframedeltatimes=(int)(headerframeseqtimestimecourant)。 headerframew=mydev 一 hdrwidth。 headerframeh=mydev 一 hdrheight。 headerframesize=((jpegsize0)?O:jpegsize)。 headerframeformat=mydev 一 formatIn。 headerframenbframe 二 frame++。 pthreades mutex 一 unlock (amp。vdg