基于ARM11的無線視頻監控系統

3 視頻數據采集和編碼設計

3.1 基于V4L2 視頻數據采集設計

在Linux 系統下，對視頻設備的各種操作是通過Video4Linux2 實現的，簡稱V4L2.應用程序通過V4L2 提供的接口函數實現視頻設備的操作。整個視頻數據采集的過程如圖2 所示。

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

（2）取得設備信息。通過ioctl（cam_fp, VIDIOC_QUERYCAP, cap）函數來取得設備文件的屬性參數并存儲于cap 結構中，其中cam_fp 指的是打開的視頻設備的文件描述符。

（ 3）選擇視頻輸入方式。通過ioctl（cam_fp,VIDIOC_ S_INPUT, chan）函數設置視頻設備的輸入方式，其中chan 的數據結構類型是v4l2_input,用來指定視頻的輸入方式。

（ 4 ） 設置視頻幀格式。通過ioctl（cam_fp ,VIDIOC_S _FMT, fmt）函數設置視頻的幀格式，其中fmt 的數據結構類型是v4l2_format,用來指定視頻的寬度、高度、像素大小等。

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

（6）關閉視頻設備。通過close（cam_fp）函數來實現視頻設備的關閉。

圖2 視頻數據采集流程框圖。

3.2 視頻數據的H264 編碼

為了提高視頻數據編碼速度，本系統采用的是H264 硬編碼方式，硬編碼具有不占用CPU 資源，運算速度快等優點，從而滿足視頻數據實時性的要求。

具體編碼的過程如圖3 所示。

（1）創建H264 編碼結構。調用SsbSipH264EncodeInit （width, height, frame_rate, bitrate, gop_num）函數實現的，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 表示兩個相離關鍵幀之間最多包含多少個幀（B 或P 幀）。

（2）初始化H264 編碼結構，調用SsbSipH264Encode Exe （handle）函數。

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

（4）輸入視頻數據，調用memcpy（p_inbuf, yuv_buf, frame_size）函數實現，p_inbuf 存放需要編碼的數據，yuv_buf 存放原始視頻數據，frame_size 表示數據的大小。

（5）編碼視頻數據，對p_inbuf 內容進行H264編碼，調用SsbSipH264EncodeExe（handle）函數實現。

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

（7）關閉硬編碼設備，調用SsbSipH264EncodeDeInit （handle）函數實現的。

圖3 H264 編碼流程框圖。