視頻設(shè)備的打開 - 基于ARM的嵌入式USB圖像采集與顯示

　　（1）打開視頻設(shè)備。

　　在Linux 中視頻設(shè)備是被作為設(shè)備文件來執(zhí)行的，本文USB 攝像頭的設(shè)備文件名為/dev/video0.

　　int my_v4l_open （char*dev,my_v4l_STruct*vd） 函數(shù)用于打開視頻設(shè)備并初始化攝像頭設(shè)備，該函數(shù)調(diào)用open 函數(shù)可以讀設(shè)備文件，成功返回設(shè)備描述符，失敗返回- 1.主要程序代碼如下：

　　int my_v4l_open（char*dev,my_v4l_struct*vd）{

　　if（（vd- >fd=open（vd- >videodevice,O_RDWR））= =- 1）{

　　printf（"ERROR opening V4L interface"）；

　　exit（1）；}

　　……}

（2）讀設(shè)備信息。

　　int my_v4l_get_capability （my_v4l_struct*） 函數(shù)的功能是讀取設(shè)備基本信息， 它利用ioctl（vd_fd,VIDIOCGCAP,&（vd- >capability） 來讀取有關(guān)攝像頭的信息。該函數(shù)成功返回后將這些信息從內(nèi)核空間拷貝到用戶程序空間capability 各成員分量中，使用printf 函數(shù)就可得到各成員分量信息。具體如下：

　　int my_v4l_get_capability（my_v4l_struct*）{

　　if（ioctl（vd- >fd,VIDIOCGPICT,&（vd- >capability））<0）{

　　printf（"error:v4l_get_capability\n"）；

　　exit（1）；}

　　return 0;}

　　（3）視頻圖像采集。

　　本文通過mmap 方式來采集視頻圖像信息。為了獲得映射的幀緩沖信息，my_v4l_mmap_init（my_v4l_struct*）函數(shù)需先初始化緩沖區(qū)，并進(jìn)行內(nèi)存與緩沖區(qū)的綁定，其中函數(shù)mmap 用于將文件fd與video_mbuf 綁定實現(xiàn)映射，函數(shù)mmap（）返回值是系統(tǒng)實際分配的起始地址。函數(shù)my_v4l_mmap_init（）的部分代碼實現(xiàn)如下：

　　void my_v4l_mmap_init（my_v4l_struct*vd）{

　　……

　　ioctl（vd- >fd,VIDIOCGMBUF,&（vd- >mbuf））；// 初始化video_mbuf 以得到所映射的buffer的信息

　　vd- >pframebuffer= （unsigned char*）mmap （0,

　　vd- >videombuf.size,

　　PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,vd- >fd,0）；

　　/* 把文件fd 與video_mbuf 綁定，實現(xiàn)映射*/

　　vd- >mmapsize=vd- >videombuf.size;

　　vd- >vmmap.height=vd- >hdrheight;

　　vd- >vmmap.width=vd- >hdrwidth;

　　vd- >vmmap.format=vd- >formaTIn;

　　vd- >vmmap.frame=0;

　　……}

　　然后利用驅(qū)動程序的ioctl （） 函數(shù)的VIDIOCMCCAPTURE 和VIDIOCSYNC 命令來獲取圖像。其中ioctl （vd- >fd,VIDIOCMCAPTURE,&（vd- >mmap）） 開始一幀圖像的采集，是非阻塞的；ioctl（vd- >fd,VIDIOCSYNC,&frame）用于判斷一幀圖像采集過程結(jié)束與否，frame 是當(dāng)前采集的幀的序號。

　　采集工作結(jié)束后調(diào)用munmap 取消文件fd 與video_mbuf 的綁定。

　　munmap（vd- >map,vd- >mbuf.size）；

　?。?）關(guān)閉設(shè)備在視頻采集完成后，必需關(guān)閉視頻設(shè)備。

　　close（vd- >fd）；

　　3 基于Qt/Embedded 圖像顯示程序的編寫

　　基于嵌入式Linux 常見的GUI 系統(tǒng)有MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI和基于Framebuffer[5]的Qt/Embedded[4].Qt 是諾基亞開發(fā)的一個跨平臺的C++ 圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，它提供給應(yīng)用程序開發(fā)者建立藝術(shù)級的圖形用戶界面所需的功能，并且是完全面向?qū)ο蟮?，很容易擴展，允許真正的組件編程。正是基于以上優(yōu)點，本文采用Qt/Embedded 開發(fā)平臺，并將基于Qt 的圖形界面Qtopia 移入我們的文件系統(tǒng)中。

　　為了避免由于圖像數(shù)據(jù)量大而在目標(biāo)板上顯示閃爍的問題，本文采用雙緩沖技術(shù)實現(xiàn)采集圖像顯示，采用的是QPixmap 對象。QPixmap 是Qt 為圖像處理提供的類，主要用于圖像的繪制。實現(xiàn)雙緩沖時，先把要顯示的內(nèi)容繪制在這個QPixmap pixmap 對象上，然后再用一步操作把pixmap 繪制在屏幕上?；赒t 圖像顯示及輔助框線繪制的部分代碼段如下：

　　QPixmap pix （width （），height （））；// 定義一個QPixmap 用于在上面繪制圖像及框線

　　QPainter p（&pix）；// 定義繪制工具

　　QPainterQPen pen （yellow,3,DotLine）；// 定義一個畫筆的屬性，如顏色、粗細(xì)、線條樣式

　　p.drawImage （0,0,img）；// 把攝像頭采集到的圖像繪制到QPixmap 上

　　p.setPen（pen）；// 設(shè)置畫筆屬性

　　p.moveTo（50,330）；// 設(shè)置畫筆筆尖起始位置

　　p.lineTo（150,50）；// 開始繪制框線

　　p.lineTo（490,50）；

　　…略

　　p.end（）；// 在QPixmap 上的所有繪制任務(wù)結(jié)束

　　p.begin（this ）；// 準(zhǔn)備把QPixmap 繪制到屏幕上

　　p.drawPixmap （0,0,pix）；// 繪制QPixmap 到屏幕操作，圖像顯示到LCD 上

　　圖像數(shù)據(jù)的連續(xù)采集和顯示是通過定時器實現(xiàn)的，QTimer 類提供了定時器信號和單觸發(fā)定時器。設(shè)置定時啟動觸發(fā)周期，每當(dāng)定時器時間到就觸發(fā)一個定時器事件，在事件中調(diào)用VIDIOCMCAPTURE 函數(shù)完成對圖像的采集，并通過QPixmap 類將圖像顯示到LCD上。至此就可以通過基于Qt 編寫的圖形界面程序，將USB 攝像頭采集的視頻圖像在LCD 上實時顯示。

　　4 結(jié)論

　　本文基于ARM9 處理器和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了一種USB 攝像頭圖像采集與顯示的通用方法。Linux 代碼完全開源，系統(tǒng)具有良好的移植性，可方便地進(jìn)行各種擴展，采用Qt 進(jìn)行人機界面的設(shè)計能夠極大地節(jié)省開發(fā)成本和周期。本方案經(jīng)推廣可用于工業(yè)控制、智能交通、小區(qū)監(jiān)控等領(lǐng)域。

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