基于嵌入式Linux的視頻采集編碼系統實現三

3. 設置窗口的高度和寬度

　　編碼器輸入的是 CIF 格式的YUV420 碼流，故將采集窗口的高度設置為 288，寬度為352。

　　4. 獲取視頻幀

　　使用mmap（）（內存映射） 方式截取視頻，mmap（）系統調用使得進程之間通過映射同一個普通文件實現共享內存。［5］

　　主要部分介紹如下：

　　a. 初始化及設置

　　使用ioctl（camera_fd，VIDIOCGMBUF，camera_mbuf） 函數初始video_mbuf，獲得攝像頭存儲緩沖區的幀信息，之后修改 video_mmap和幀狀態的設置。

　　b. 實現攝像頭設備文件到內存區的映射

　　調用buf=void *mmap（void *addr，size_t len，int prot，int flags，int fd，off_t offset） 函數，將設備文件的內容映射到內存區。

　　c. 數據采集

　　調用ioctl（fd，VIDIOCMCAPTURE，camera_buf）截取圖像，失敗將返回-1 ，若函數成功調用，便開始一幀圖像數據的截取，并將當前幀號按緩沖區總幀數的模加上1，為下一幀截取作準備。然后調用 ioctl（fd，VIDIOCSYNC，frame） 函數，成功返回則表示圖像截取已完成，可以開始作下一幀圖像的采集。圖像捕捉函數 v41_frame_grab（）是mmap內存映射方式捕捉視頻數據的具體實現，每次采集一幀YUV420P格式的原始圖像數據。在使用雙緩沖區輪換采集時，對于每個緩沖區進行連續幀采集，通過外加循環控制對攝像頭幀緩沖區采集的次數來實現，以達到提高效率的目的［6］。

　　在此基礎上也可實現連續幀的采集，Video4Linux最多支持一次采集32幀，首先需要設置采集的幀數 camera_buf.frame，并將data+camera_mbuf.offsets［frame］ 定義每一幀數據在內存中的起始位置，利用 ioctl（fd，VIDIOCGMBUF，camera_mbuf） 便可獲得camera_mbuf 的信息。除此之外還要設置數據緩沖區的大小，然后利用 ioctl VIDIOCMCAPTURE 操作進行數據的連續采集，直到緩沖區中的剩余空間無法保存一個完整的數據幀。當緩沖區中沒有可利用的空間時，系統調用 ioctl VIDIOCSYNC 來檢查視頻采集過程是否完成。若完成時，應用程序為數據幀分配地址，使緩沖區的數據幀可被安全用于其他進程。

　　4. 關閉視頻設備

　　在采集完成后，需要關閉設備，并收回系統資源。如果是采用內存映射方法進行視頻采集，在系統任務完成后必須用munmap 函數關閉映射內存，close函數可關閉視頻設備文件。

　　5 視頻采集系統的多線程設計

　　在采集和處理模塊的設計中創建圖像采集和圖像處理兩個線程，并開辟兩個緩沖區輪換采集圖像幀，以便解決視頻采集模塊與編碼模塊的同步。在采集程序寫滿緩沖區1 后，改變線程等待條件，釋放被阻塞的圖像處理線程對該緩沖區數據進行編碼輸出。同時采集線程轉到緩沖區2，若此時圖像處理線程已完成對緩沖區 2 的處理，則將采集獲得的幀圖像覆蓋，保存至緩沖區 2，否則阻塞。兩個緩沖輪流使用，不丟棄任何幀，并且圖像采集與處理同步進行，提高了效率。