嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于嵌入式技术中的基于嵌入式Linux的视频图像采集与的视频图像采集与
传输传输
摘要:视频图像采集及处理技术在远程视频监控和可视电话中有着广泛的应用前景，驱动视频采集设备和获取视
频数据并进行相应的处理，是实现这些应用的基础。针对这些应用，构建了一个基于嵌入式 Linux和 PXA270微
处理器的视频采集与传输系统，利用 Video4Linux实现 USB摄像头视频数据采集，采集的视频数据经 JPEG压
缩后，在 PXA270为核心的系统控制下通过以太网进行传输，并通过重新编译移植 Webcam_server应用程序实
现了实时视频采集。实验结果表明，该系统动态刷新良好，具有一定的实用性。 1 引言 视频图像可以
对客观事物进行形象、生动的描述，它是一种直观而具体的信
摘要:视频图像采集及处理技术在远程视频监控和可视电话中有着广泛的应用前景，驱动视频采集设备和获取视频数据并
进行相应的处理，是实现这些应用的基础。针对这些应用，构建了一个基于嵌入式 Linux和 PXA270微处理器的视频采集与传
输系统，利用 Video4Linux实现 USB摄像头视频数据采集，采集的视频数据经 JPEG压缩后，在 PXA270为核心的系统控制下
通过以太网进行传输，并通过重新编译移植 Webcam_server应用程序实现了实时视频采集。实验结果表明，该系统动态刷新
良好，具有一定的实用性。
1 引言
视频图像可以对客观事物进行形象、生动的描述，它是一种直观而具体的信息表达形式，也是一种重要的信息载体。而随
着嵌入式系统的不断发展，它所涉及的领域包括工业控制、网络通信、军事国防、航空航天等，我们所熟悉的电子产品几乎都
可以找到嵌入式系统的影子。利用嵌入式微处理器构建的视频图像采集系统 [1]具有体积小、成本低、稳定性高等优点，在智
能交通、计算机视觉、通信等领域得到了广泛应用。
2 系统平台上的硬件系统与软件系统
本系统的硬件平台采用 Intel公司的 PXA270[2] [3]微处理器。该处理器是 Intel公司于 2004年 4月发布的面向移动电话和
掌上电脑需求，基于 Xscal架构的 PXA27x系列处理器，最高主频可达 *MHz。PXA270最引人注目的是加入了无线多媒体扩
展技术（ Wireless MMX），大大提升了多媒体处理能力；同时 PXA270还加入了 Intel SpeedStep动态电源管理技术，实现
嵌入式设备的智能电源管理。此外， PXA270具有丰富的扩展接口： SD/SDIO/MMC、 CF/PCMCIA、CMOS/CCD
CAMERA、USB2.0、KEYBOARD等。
平台的软件系统采用内核为 Linux-2.6.18的嵌入式 Linux操作系统。嵌入式 Linux操作系统具有相当多的优点，它的内核
稳定、功能强大、支持多种硬件平台、源代码完全开放，可裁减和低成本的特性非常适合于嵌入式应用，并且 Linux本身直接
提供完整的 TCP/IP协议，可非常方便地进行网络应用。
3 基于 Video4Linux的视频图像采集
在 Linux下，设备驱动程序可以看成 Linux内核与外部设备之间的接口。设备驱动程序向应用程序屏蔽了硬件具体实现细
节，使得应用程序可以像操作普通文件一样来操作外部设备。在 Linux下，视频采集设备的正常使用依赖于 Video4Linux标准
的支持。
Video4Linux（简称 V4L）是 Linux中关于视频设备的内核驱动，它为针对视频设备的应用程序编程提供了一系列接口函
数，这些视频设备包括 TV卡、视频捕捉卡和 USB摄像头等。视频采集的一般流程为：
（1）打开视频设备；
（2）读取设备信息；
（3）进行视频采集；
（4）对采集的视频数据进行处理和显示；
（5）关闭视频设备。
视频采集主要有两种方法：
（1）直接从设备读取；
（2）内存映射。本系统采用第二种方法进行视频采集，其优点是当采用内存映射时，直接用 mmap()系统调用使得进程
之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。
普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用 read()，write()等操作。
而且采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。
采用内存映射实现视频采集的部分源代码如下：
（1）调用 VIDIOCGBUF获取映射的 buffer信息 ioctl(vd->fd, VIDIOCGBUF,&(vd->mbuf))
评论0