基于ARM的嵌入式USB圖像采集與顯示

　?。?）讀設(shè)備信息。

　　int my_v4l_get_capability （my_v4l_struct*） 函數(shù)的功能是讀取設(shè)備基本信息， 它利用ioctl（vd_fd，VIDIOCGCAP，（vd- >capability） 來(lái)讀取有關(guān)攝像頭的信息。該函數(shù)成功返回后將這些信息從內(nèi)核空間拷貝到用戶(hù)程序空間capability 各成員分量中，使用printf 函數(shù)就可得到各成員分量信息。具體如下：

　　int my_v4l_get_capability（my_v4l_struct*）{

　　if（ioctl（vd- >fd，VIDIOCGPICT，（vd- >capability））0）{

　　printf（“error:v4l_get_capabilityn”）；

　　exit（1）；}

　　return 0;}

　?。?）視頻圖像采集。

　　本文通過(guò)mmap 方式來(lái)采集視頻圖像信息。為了獲得映射的幀緩沖信息，my_v4l_mmap_init（my_v4l_struct*）函數(shù)需先初始化緩沖區(qū)，并進(jìn)行內(nèi)存與緩沖區(qū)的綁定，其中函數(shù)mmap 用于將文件fd與video_mbuf 綁定實(shí)現(xiàn)映射，函數(shù)mmap（）返回值是系統(tǒng)實(shí)際分配的起始地址。函數(shù)my_v4l_mmap_init（）的部分代碼實(shí)現(xiàn)如下：

　　void my_v4l_mmap_init（my_v4l_struct*vd）{

　　……

　　ioctl（vd- >fd，VIDIOCGMBUF，（vd- >mbuf））；// 初始化video_mbuf 以得到所映射的buffer的信息

　　vd- >pframebuffer= （unsigned char*）mmap （0，

　　vd- >videombuf.size，

　　PROT_READ|PROT_WRITE，MAP_SHARED，vd- >fd，0）；

　　/* 把文件fd 與video_mbuf 綁定，實(shí)現(xiàn)映射*/

　　vd- >mmapsize=vd- >videombuf.size;

　　vd- >vmmap.height=vd- >hdrheight;

　　vd- >vmmap.width=vd- >hdrwidth;

　　vd- >vmmap.format=vd- >formaTIn;

　　vd- >vmmap.frame=0;

　　……}

　　然后利用驅(qū)動(dòng)程序的ioctl （） 函數(shù)的VIDIOCMCCAPTURE 和VIDIOCSYNC 命令來(lái)獲取圖像。其中ioctl （vd- >fd，VIDIOCMCAPTURE，（vd- >mmap）） 開(kāi)始一幀圖像的采集，是非阻塞的；ioctl（vd- >fd，VIDIOCSYNC，frame）用于判斷一幀圖像采集過(guò)程結(jié)束與否，frame 是當(dāng)前采集的幀的序號(hào)。

　　采集工作結(jié)束后調(diào)用munmap 取消文件fd 與video_mbuf 的綁定。

　　munmap（vd- >map，vd- >mbuf.size）；

　?。?）關(guān)閉設(shè)備在視頻采集完成后，必需關(guān)閉視頻設(shè)備。

　　close（vd- >fd）；

　　3 基于Qt/Embedded 圖像顯示程序的編寫(xiě)

　　基于嵌入式Linux 常見(jiàn)的GUI 系統(tǒng)有MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI和基于Framebuffer［5］的Qt/Embedded［4］.Qt 是諾基亞開(kāi)發(fā)的一個(gè)跨平臺(tái)的C++ 圖形用戶(hù)界面應(yīng)用程序框架，它提供給應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者建立藝術(shù)級(jí)的圖形用戶(hù)界面所需的功能，并且是完全面向?qū)ο蟮?，很容易擴(kuò)展，允許真正的組件編程。正是基于以上優(yōu)點(diǎn)，本文采用Qt/Embedded 開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并將基于Qt 的圖形界面Qtopia 移入我們的文件系統(tǒng)中。

　　為了避免由于圖像數(shù)據(jù)量大而在目標(biāo)板上顯示閃爍的問(wèn)題，本文采用雙緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集圖像顯示，采用的是QPixmap 對(duì)象。QPixmap 是Qt 為圖像處理提供的類(lèi)，主要用于圖像的繪制。實(shí)現(xiàn)雙緩沖時(shí)，先把要顯示的內(nèi)容繪制在這個(gè)QPixmap pixmap 對(duì)象上，然后再用一步操作把pixmap 繪制在屏幕上?；赒t 圖像顯示及輔助框線(xiàn)繪制的部分代碼段如下：

　　QPixmap pix （width （），height （））；// 定義一個(gè)QPixmap 用于在上面繪制圖像及框線(xiàn)

　　QPainter p（pix）；// 定義繪制工具

　　QPainterQPen pen （yellow，3，DotLine）；// 定義一個(gè)畫(huà)筆的屬性，如顏色、粗細(xì)、線(xiàn)條樣式

　　p.drawImage （0，0，img）；// 把攝像頭采集到的圖像繪制到QPixmap 上

　　p.setPen（pen）；// 設(shè)置畫(huà)筆屬性

　　p.moveTo（50，330）；// 設(shè)置畫(huà)筆筆尖起始位置

　　p.lineTo（150，50）；// 開(kāi)始繪制框線(xiàn)

　　p.lineTo（490，50）；

　　…略

　　p.end（）；// 在QPixmap 上的所有繪制任務(wù)結(jié)束

　　p.begin（this ）；// 準(zhǔn)備把QPixmap 繪制到屏幕上

　　p.drawPixmap （0，0，pix）；// 繪制QPixmap 到屏幕操作，圖像顯示到LCD 上

　　圖像數(shù)據(jù)的連續(xù)采集和顯示是通過(guò)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的，QTimer 類(lèi)提供了定時(shí)器信號(hào)和單觸發(fā)定時(shí)器。設(shè)置定時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)周期，每當(dāng)定時(shí)器時(shí)間到就觸發(fā)一個(gè)定時(shí)器事件，在事件中調(diào)用VIDIOCMCAPTURE 函數(shù)完成對(duì)圖像的采集，并通過(guò)QPixmap 類(lèi)將圖像顯示到LCD上。至此就可以通過(guò)基于Qt 編寫(xiě)的圖形界面程序，將USB 攝像頭采集的視頻圖像在LCD 上實(shí)時(shí)顯示。

　　4 結(jié)論

　　本文基于ARM9 處理器和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了一種USB 攝像頭圖像采集與顯示的通用方法。Linux 代碼完全開(kāi)源，系統(tǒng)具有良好的移植性，可方便地進(jìn)行各種擴(kuò)展，采用Qt 進(jìn)行人機(jī)界面的設(shè)計(jì)能夠極大地節(jié)省開(kāi)發(fā)成本和周期。本方案經(jīng)推廣可用于工業(yè)控制、智能交通、小區(qū)監(jiān)控等領(lǐng)域。