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基于PXA255和JPEG壓縮算法的嵌入式視頻監(jiān)視系統(tǒng)

作者: 時(shí)間:2009-05-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/152478.htm

圖2 框圖


采集與處理模塊中,首先要按照要求在linux2.4.19內(nèi)核中加入V4L (video for linux) 的支持項(xiàng),然后在usb總線中就會(huì)出現(xiàn)一些camera的選項(xiàng),里面就有ov511(支持網(wǎng)眼3000)和stv680(支持MDC-30L數(shù)碼相機(jī))的支持。
V4L定義了在linux下進(jìn)行圖像采集的函數(shù)。主要有設(shè)備的open、close、read、write、ioctrl、mmap等對(duì)設(shè)備的操作方法,并通過(guò)結(jié)構(gòu)體video_device_ stv680_template在內(nèi)核中進(jìn)行登記,方便在用戶狀態(tài)下進(jìn)行設(shè)備的各種操作??梢砸蕴摂M內(nèi)存映射方式獲取圖像數(shù)據(jù),主要是調(diào)用mmap內(nèi)存映射函數(shù)stv680_mmap,其定義如下:
static int stv680_mmap (struct video_device *dev, const char *adr, unsigned long size)
在該函數(shù)中,利用調(diào)用remap_page_range,將物理地址pos對(duì)應(yīng)的虛擬頁(yè)面地址page映射到用戶空間中去,從而實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)從到應(yīng)用程序的轉(zhuǎn)移。對(duì)硬件底層的操作,集中在stv680_ioctl函數(shù)中,通過(guò)調(diào)用ioctrl對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制,其中包括:VIDIOCGCAP、VIDIOCSYNC等控制方式,對(duì)攝像頭進(jìn)行配置、同步等操作。這些控制方式都符合V4L的控制規(guī)范,可以將一般的圖像采集程序不經(jīng)過(guò)改動(dòng)移植到這個(gè)驅(qū)動(dòng)上來(lái)。
對(duì)采集上來(lái)的每一幀圖像數(shù)據(jù)我們采用。在實(shí)際應(yīng)用中,使用Arm_linux下的libjpeg庫(kù)模塊,該模塊采用以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)為基礎(chǔ)的有損,在壓縮比為25:1的情況下,壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較,非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)別。經(jīng)過(guò)交叉編譯后,將編譯生成的庫(kù)文件libjpeg.so拷貝到了sitsang板的文件系統(tǒng)中,從而使sitsang板支持jpeg壓縮格式的圖形。代碼實(shí)現(xiàn)部分的主要流程如下:
設(shè)置壓縮信息結(jié)構(gòu)體struct jpeg_compress_struct cjpeg,其中保存著圖像原始信息和壓縮信息。其中圖像大小320x240,深度為3,顏色類型為RGB.
設(shè)置圖像壓縮品質(zhì):jpeg_set_defaults(cjpeg) jpeg_set_quality(cjpeg, quality, TRUE);
設(shè)置圖像壓縮方法:cjpeg.dct_method = JDCT_FASTEST(使用快速離散dct變換)
開(kāi)始?jí)嚎s:
jpeg_start_compress(cjpeg, TRUE);
……
jpeg_write_scanlines(cjpeg, row_ptr, 1);
……
完成壓縮:jpeg_finish_compress(cjpeg); jpeg_destroy_compress(cjpeg)
在圖像的處理上,本文設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單并且行之有效的圖像比較判斷程序,來(lái)判斷圖像是否發(fā)生變化,并且只有當(dāng)圖像發(fā)生變換以后,系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)將現(xiàn)場(chǎng)情況上報(bào)給監(jiān)控主機(jī)。比較函數(shù)cmp_blks設(shè)定一個(gè)圖像發(fā)生變化的極限c_limit,然后將一幀圖像分割成12*12個(gè)圖像塊(block),對(duì)每一個(gè)block,將像素之差與c_limit進(jìn)行比較,如果大于c_limit,則認(rèn)為該塊圖像發(fā)生了變化,否則沒(méi)有變化。在野外無(wú)人值守的監(jiān)控環(huán)境中,根據(jù)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定c_limit的值,能夠合理的利用網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行傳輸并減少系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。經(jīng)過(guò)概確定的變化塊信息可以用于以后圖像跟蹤的擴(kuò)展功能。
3 系統(tǒng)的測(cè)試與結(jié)論
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝測(cè)試,每個(gè)終端可以同時(shí)支持4臺(tái)采集終端的連接與數(shù)據(jù)傳輸,服務(wù)器可以同時(shí)支持多達(dá)100臺(tái)視頻采集終端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行效果很好。經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理、判斷和壓縮后,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小,節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬,適合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸。

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