基于Android的3G手機網(wǎng)絡攝像機客戶端軟件設計
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②創(chuàng)建核心圖像處理線程。在該線程內實現(xiàn)：抓取功能。
◆UVC設備單幀抓取，uvcGrab(struct vdIn*vd)函數(shù)實現(xiàn)單幀YUYV格式的原始圖像拷貝到內存，采用高效的mmap內存映射方法讀取;
◆JPEG核心算法實現(xiàn)，JPEG壓縮算法占用大量CPU時間，下一小節(jié)將詳細討論。
③創(chuàng)建套接字接口。為實現(xiàn)多用戶同時連接網(wǎng)絡攝像機，必須采用socket服務線程，每當有新用戶連接同時產(chǎn)生一個新線程與之對應，實現(xiàn)多用戶端同步監(jiān)控。
④搭建基于Web瀏覽器訪問方式的Web主頁。嵌入式設備資源有限，輕量級的Web Server主要有：Boa、Httpd、Thttpd等。本設計選用開源的Boa、交叉編譯Boa源碼配置boa.conf文件，配置系統(tǒng)etc自啟動shell加入Boa程序，將編寫HTML頁面文件放入系統(tǒng)中對應的www目錄后即可正常工作。
2.2 MJPEG壓縮算法研究與實現(xiàn)
MJPEG(Motion Joint Photographic Experts Group)視頻編碼格式，把運動的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來處理，這種壓縮方式單獨完整地壓縮每一幀，編輯過程中可隨機存儲每一幀，可進行精確到幀的編輯。MJPEG單幀壓縮算法為JPEG(Joint Photographic Experts Group)。人眼視覺生理特性決定眼睛對構成圖像的不同頻率成分具有不同的敏感度。JPEG壓縮是有損壓縮，但損失的部分是人類視覺不容易察覺到的部分，利用眼睛對色彩域中的高頻信息部分不敏感的特點，節(jié)省大量需要處理的數(shù)據(jù)信息。一幀原始圖像數(shù)據(jù)對其進行JPEG算法編碼過程分兩大部分：
①空間冗余度，去除視覺上的多余信息;
②結構(靜態(tài))冗余度，去除數(shù)據(jù)本身的多余信息。
JPEG編碼中主要涉及包括：DCT、zigzag編碼、量化、RLE編碼、范式Huffman編碼、DC(直流分量)的編碼。JPEG編碼流程如圖4所示。
DCT(Discrete Cosine Transform)變換，又稱離散余弦變換是可逆的、離散的正交變換。它將原始圖像色彩空問域轉換為頻譜域。由于相鄰兩點像素色彩很多是接近的，壓縮這些不需要的數(shù)據(jù)必須利用圖像信號的頻譜特性。JPEG壓縮原理的理論依據(jù)是圖像信號頻譜線大都分布在0～6 MHz范圍內，而且一幅圖像內大多數(shù)為低頻頻譜線，而高頻的譜線只占圖像比例很低的圖像邊緣或者細微紋理細節(jié)的信號時才出現(xiàn)。根據(jù)這一特性，在做數(shù)字圖像處理時對包含信息量大的低頻譜區(qū)域分配較多的比特數(shù)，相反的對于包含信息量低的高頻譜區(qū)域分配較少的比特數(shù)，達到圖像壓縮的目的，而圖像質量并沒有肉眼可察覺的降低。除了DCT變換，常用的變化算法還有：Walsh-Hadamard沃爾什哈達瑪變換、哈爾變換、傅氏變換等。
DCT變換公式為：
當u=v≠0時C(u)=1，C(v)=1。f(i，j)經(jīng)過DCT變換之后，F(xiàn)(0，0)是直流系數(shù)，其他參數(shù)時為交流系數(shù)。經(jīng)過DCT變換后一幅圖像的DCT系數(shù)塊集中在8×8矩陣的左上方，這里直流DC系數(shù)幅度最大，這一矩陣區(qū)域集中了圖像的大部分低頻頻譜分量，離矩陣左上角越遠的高頻頻譜幾乎不含圖像信息。變換過程本身雖然并不產(chǎn)生壓縮作用，但是變換后的頻率系數(shù)卻非常有利于碼率壓縮。
量化是對DCT系數(shù)的一個優(yōu)化過程，利用了肉眼的高頻不敏感特性對數(shù)據(jù)進行大幅壓縮。整個過程是簡易的把頻率域的每個成份除以對應的常數(shù)，并對結果四舍五入取整，整個流程的目的是減少非零的系數(shù)以及增加零值系數(shù)數(shù)目。量化是有損運算，是圖像質量下降的主要因素。對于人眼對亮度與色差的敏感性不一致，分別使用亮度量化表與色度量化表。對量化后的數(shù)據(jù)采用zigzag蛇形編碼，這是因為交流分量中含有大量的零值，zigzag編碼可以產(chǎn)生更多連續(xù)的零值，對下一步使用行程編碼非常有利。
行程編碼(Run Length Coding)是一種根據(jù)相同數(shù)據(jù)連續(xù)重復多次的情況簡化表示的算法。例如，5555333333999按照行程編碼表示為(5，4)(3，6)(9，3)可以對數(shù)據(jù)，尤其是大量的零值壓縮數(shù)據(jù)長度。
編碼后的數(shù)據(jù)還須通過Huffman編碼來壓縮，Huffman編碼的最大特點是使出現(xiàn)頻率較高的數(shù)字小于8位，而出現(xiàn)頻率低的數(shù)字大于8位，這使得數(shù)據(jù)大幅壓縮。
到此數(shù)據(jù)的壓縮過程結束，對壓縮后的數(shù)據(jù)按照JPEG文件格式要求進行保存，加上文件開始標記Start Of Image=FFD8，文件結束標記End Of Image =FFD9，量化表標記Deftne Quanttzation Table=FFDB，霍夫曼編碼表標記Ddfine Huffman Table=FFC4，幀開始標記Star Of Frame=FFC0等標記，再加上圖片識別信息字節(jié)標記就最終形成完整的可用于傳輸或存儲的JPEG幀圖像，通過套接字接口不間斷地發(fā)送JPEG圖像即形成MJPEG視頻流。
為提高CPU效率，減少進程間切換產(chǎn)生的開銷，將壓縮算法函數(shù)集成到單一線程里。JPEG核心壓縮編碼函數(shù)MCUcode實現(xiàn)如下：
其中Y1、Y2、Y3、Y4對應水平排列的4像素亮度值，CB、CR是水平排列以2像素為1單位像素的色度值。
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