基于ARM11的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　3 視頻數(shù)據(jù)采集和編碼設(shè)計(jì)

　　3.1 基于V4L2 視頻數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)

　　在Linux 系統(tǒng)下，對(duì)視頻設(shè)備的各種操作是通過(guò)Video4Linux2 實(shí)現(xiàn)的，簡(jiǎn)稱V4L2.應(yīng)用程序通過(guò)V4L2 提供的接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)視頻設(shè)備的操作。整個(gè)視頻數(shù)據(jù)采集的過(guò)程如圖2 所示。

　　( 1) 打開(kāi)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(kāi)失敗，否則，表示所打開(kāi)設(shè)備的文件描述符。

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

　　( 3)選擇視頻輸入方式。通過(guò)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(lái)指定視頻的輸入方式。

　　( 4 ) 設(shè)置視頻幀格式。通過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)close(cam_fp)函數(shù)來(lái)實(shí)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(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，從而滿足視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求。

　　具體編碼的過(guò)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(shí)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(gè)相離關(guān)鍵幀之間最多包含多少個(gè)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(lái)實(shí)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(shí)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(duì)p_inbuf 內(nèi)容進(jìn)行H264編碼，調(diào)用SsbSipH264EncodeExe(handle)函數(shù)實(shí)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(shí)現(xiàn)的。

　　圖3 H264 編碼流程框圖。

　　4 視頻數(shù)據(jù)的傳輸和顯示

　　4.1 視頻數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)主要有3G(第三代移動(dòng)通信)，WI-FI,Bluetooth,Zigbee(紫蜂)等，具體詳見(jiàn)表1.

　　表1 常用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的基本比較

　　由于WI-FI 具有傳輸率高，支持的協(xié)議多，安裝及設(shè)置簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是WI-FI.