嵌入式网络摄像头与图像编解码应用

摘要：随着物联网时代的到来，嵌入式设备越来越多，视频监控与安防也越来越得到市场的青睐。网络摄像头应用也越来越多，各类摄像头层出不穷，视频监控行业发展朝着低成本、便捷、智能化的发展方向。该文提出一种基于Mjpg_streamer的视频监控终端，通过中星微ZC301摄像头为采集端，搭载S5PV210处理器的开发板为处理中心，重点研究mjpg_streamer在嵌入式设备中的应用，自己编写插件udp模块，实现视频画面实时流畅传输，以及基于移植的libjpeg库实现jpg和bmp两种图片的软编码实现。这种设计具有广泛应用，使其不再局限于B/S模式的浏览器，可以实现程序由开发者定制。关键词：Mjpg_streamer；软编码；嵌入式；视频监控中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1009-3044(2017)05-0153-02DOI:10.14004/j.cnki.ckt.2017.0627

1背景随着物联网时代的到来，传统的监控方式成本高、代价大、局限性也很高，已经不能很好地满足当今社会与时代的需求。Mjpg_streamer是基于linux开发的开源视频传输服务器。

通过ZC301摄像头采集的UVC图像画面数据进行jpeg格式压缩，基于TCP/IP协议栈udp进行传输到客户端，这种C/S方式的监控方式比Mjpg_streamer本身携带的http模块传输，更有利于视频数据的编解码，更实时的传输，关键速度更快又能防止网络阻塞。同时基于libjpeg库的软编解码，更适用于嵌入式RGB类显示屏的显示。

程，标准化视频应用接口，广泛应用于视频设备的系统中。

对于USB摄像头，linux驱动层提供了一套标准的文件系统接口open()read()write()close()等基本操作函数，通过这些接口函数完成对zc301摄像头图像的采集。

4Mjpg_Streamer框架分析与udp插件设计Mjpg_streamer是一款开源视频服务器软件，使用的是基于V4L2框架的视频服务器软件设计。Mjpg_streamer由主程序mjpg_streamer和各个输入输出插件组成。主程序载入插件以新线程的形式运行插件。

2系统分析本论文设计系统组成包括了软件部分和硬件部分。该系统采用C/S设计结构，以mjpg_streamer为服务器软件框架，采集端USB摄像头ZC301获取图像，通过mjpg_streamer框架下自己编写的udp模块插件进行实时传输图像，在客户端进行处理显示或其他嵌入式设备进行基于libjpeg库解码在RGB屏中显示。

3系统硬件设计ARMcortex-A8基于armv7架构，超标量微处理器内核，拥有出色的运行效率和功耗效率及泄密控制机制。该论文选用armcortex-A8架构的S5PV210处理器作为其主控单元，其丰富的硬件资源足够支撑软件需求。3.1处理器核心部分处理器部分是视频监控系统的核心，负责与ZC301摄像头图像数据的采集，linux系统中内核中集成了其usb、ZC301等相关驱动模块。通过移植的mjpg_streamer开源视频服务器对图像进行压缩，再经由wifi模块或路由器将视频数据流发送到视频监控端。

3.2V4L2架构下图像数据的获取Video4Linux（简称V4L2）是基于linux内核的应用程序接口，与图像相关，涉及到设备部分控制与图像采集、处理等过

图1经过修改的mjpg_streamer整体结构图其中，input_uvc.so插件：这个插件用来从摄像头获取图像，同时将获取的YUV格式原始图像进行格式转换并压缩为jpeg格式的图像数据。

output_http.so插件：主要是基于http协议的视频图片传输服务器，浏览器可以通过url来动态获取图片。

收稿日期：2017-01-08本栏目责任编辑：唐一东

人工智能及识别技术153

ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术式数据保存到本地目录下，output_file.so插件：主要功能是接收到的压缩图像即可以实现对视频图像进行保存。

jpeg格笔者自己实现的output_udp插件：将接收到的jpeg格式图片，通过udp传送到客户端，不保证数据完整接收，但可以大大提高传输速度。与此对应的笔者也编写了客户端进行实时图像播放。

笔者用java编写的与output_udp.so对应的客户端实时显示画面如下：

图2客户端5基于libjpeg的图片编解码是从左下角到右上角的整行排列。需要移植bmp图片是最接近RGB裸数据的，bmp中RGB数据存放只S5PV210的交叉工具链。

开发板中，修改编译器为开发板提供的libjpegarm-linux-gcc源码库到下面是基于libjpeg库进行编解码的核心步骤。5.1jpeg格式图片转换成bmp格式（核心就是RGB格式）press_structjpeg_create_decompress(&cinfo);//初始化jpeg_decom⁃片文件

jpeg_stdio_src(&cinfo,结构体数据

inputfile);//绑定需要解码的jpeg图jpeg_start_decompress(&cinfo);…//开始解码JPOOL_IMAGE,row_width,1);buffer=(*cinfo.mem->alloc_sarray)((j_common_ptr,write_bmp_header(&cinfo,output_file);//获取解码后的…

//bmpRGB文件头数据

件逆序写入write_pixel_data(&cinfo,output_buffer,output_file);jpeg_finish_decompress(&cinfo);RGB数据

//bmp文5.2bmpjpeg_destroy_decompress(&cinfo);格式图片转换成jpeg格式jpeg_create_compress(&cinfo);jpeg_stdio_dest(&cinfo,outfile);////创建结构体加载输出jpeg

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人工智能及识别技术第13卷第5期(2017年2月)

空文件

jpeg_set_defaults(&cinfo);jpeg_set_quality(&cinfo,quality,TRUE);//bmp数据逆行输出到…//设置压缩比设置默认参数//中间一步将的扫描数据写入，while(cinfo.next_scanline//开始压缩并组装成jpeg{//核心next_scanline-1)*row_stride];

row_pointer[0]=&dst_data[(cinfo.image_height-格式数据，输出到outfile文件

cinfo.

}

jpeg_write_scanlines(&cinfo,row_pointer,1);jpeg_finish_compress(&cinfo);6结束语jpeg_destroy_compress(&cinfo);

mjpg_streamer本文是基于ARM架构Cortex-A8处理器为硬件平台，或修改或开发，视频服务器和将

对mjpg_streamerlibjpeg进行插件模块扩充，库进行移植到开发板中。基于udp模式，使用C/S结构进行对远程监控图像数据进行处理并显示，同时基于libjpeg库也分析并实现了bmp与jpeg图片数据的软编码，更扩大了视频服务器的应用范围。

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