基于ARM11的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

3 視頻數(shù)據(jù)采集和編碼設(shè)計

3.1 基于V4L2 視頻數(shù)據(jù)采集設(shè)計

在Linux 系統(tǒng)下，對視頻設(shè)備的各種操作是通過Video4Linux2 實現(xiàn)的，簡稱V4L2.應(yīng)用程序通過V4L2 提供的接口函數(shù)實現(xiàn)視頻設(shè)備的操作。整個視頻數(shù)據(jù)采集的過程如圖2 所示。

（ 1） 打開視頻設(shè)備， int open（ const char *pathname, int flags）。調(diào)用該函數(shù)，若返回值為-1,表示打開失敗，否則，表示所打開設(shè)備的文件描述符。

（2）取得設(shè)備信息。通過ioctl（cam_fp, VIDIOC_QUERYCAP, cap）函數(shù)來取得設(shè)備文件的屬性參數(shù)并存儲于cap 結(jié)構(gòu)中，其中cam_fp 指的是打開的視頻設(shè)備的文件描述符。

（ 3）選擇視頻輸入方式。通過ioctl（cam_fp,VIDIOC_ S_INPUT, chan）函數(shù)設(shè)置視頻設(shè)備的輸入方式，其中chan 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型是v4l2_input,用來指定視頻的輸入方式。

（ 4 ） 設(shè)置視頻幀格式。通過ioctl（cam_fp ,VIDIOC_S _FMT, fmt）函數(shù)設(shè)置視頻的幀格式，其中fmt 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型是v4l2_format,用來指定視頻的寬度、高度、像素大小等。

（5）讀取視頻數(shù)據(jù)。通過read（cam_fp, g_yuv,YUV_ SIZE）函數(shù)，把攝像頭一幀的數(shù)據(jù)存放到g_yuv中，其中YUV_ SIZE 指的是每幀數(shù)據(jù)的大小。

（6）關(guān)閉視頻設(shè)備。通過close（cam_fp）函數(shù)來實現(xiàn)視頻設(shè)備的關(guān)閉。

圖2 視頻數(shù)據(jù)采集流程框圖。

3.2 視頻數(shù)據(jù)的H264 編碼

為了提高視頻數(shù)據(jù)編碼速度，本系統(tǒng)采用的是H264 硬編碼方式，硬編碼具有不占用CPU 資源，運算速度快等優(yōu)點，從而滿足視頻數(shù)據(jù)實時性的要求。

具體編碼的過程如圖3 所示。

（1）創(chuàng)建H264 編碼結(jié)構(gòu)。調(diào)用SsbSipH264EncodeInit （width, height, frame_rate, bitrate, gop_num）函數(shù)實現(xiàn)的，其中width 表示圖像的寬度，height 表示圖像的高度，frame_rate 表示幀頻，bitrate 表示比特率或碼率，gop_num 表示兩個相離關(guān)鍵幀之間最多包含多少個幀（B 或P 幀）。

（2）初始化H264 編碼結(jié)構(gòu)，調(diào)用SsbSipH264Encode Exe （handle）函數(shù)。

（3）獲取視頻輸入地址，SsbSipH264EncodeGetInBuf （handle, 0）函數(shù)來實現(xiàn)，該函數(shù)返回視頻輸入的首地址，存放在p_inbuf 中。

（4）輸入視頻數(shù)據(jù)，調(diào)用memcpy（p_inbuf, yuv_buf, frame_size）函數(shù)實現(xiàn)，p_inbuf 存放需要編碼的數(shù)據(jù)，yuv_buf 存放原始視頻數(shù)據(jù)，frame_size 表示數(shù)據(jù)的大小。

（5）編碼視頻數(shù)據(jù)，對p_inbuf 內(nèi)容進行H264編碼，調(diào)用SsbSipH264EncodeExe（handle）函數(shù)實現(xiàn)。

（6）輸出已編碼的數(shù)據(jù)，SsbSipH264EncodeGetOutBuf （handle, size），該函數(shù)返回已編碼圖像的首地址，size 表示已編碼圖像的大小。

（7）關(guān)閉硬編碼設(shè)備，調(diào)用SsbSipH264EncodeDeInit （handle）函數(shù)實現(xiàn)的。

圖3 H264 編碼流程框圖。