远程视频监控程序设计实验指导

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1、远程视频监控程序设计摄像头采集驱动移植（在2.4核平台下：此环节可以省略）移植gspcav1-1224 gspcav1-1224下载地址:由于linux-2.6.24.4/drivers/usb 目录下没有 media 目录，故移植环节如下：a) 在 linux-2.6.24.4/drivers/usb 目录下新建 media 目录，将gspcav1-1224.tar.gz copy 到 media 下并解压。为了使media 编译进内核，需修改linux-2.6.24.4/drivers/usb 目录下的Kconfig、Makefile 文献。rootvm-dev usb$ pwd/work

2、/kernel/linux-2.6.24.4/drivers/usbrootvm-dev usb$ vi Kconfig添加source drivers/usb/media/Kconfigrootvm-dev usb$ vi Makefile添加obj-$(CONFIG_USB_SPCA5XX) += media/b) 为添加 gspcav1-1224 编译选项，在 media 下新建 Kconfig、Makefile 文献。rootvm-dev media$ pwd/work/kernel/linux-2.6.24.4/drivers/usb/mediarootvm-dev media$ v

3、i Kconfig# USB Multimedia device configuration#comment USB Multimedia devices depends on USBconfig USB_SPCA5XX tristate USB SPCA5XX Sunplus/Vimicro/Sonix jpeg Cameras depends on USB & VIDEO_DEV -help- Say Y or M here if you want to use one of these webcams: The built-in microphone is enabled by sele

4、cting USB Audio support. This driver uses the Video For Linux API. You must say Y or M to Video For Linux (under Character Devices) to use this driver. Information on this API and pointers to v4l programs may be found at . To compile this driver as a module, choose M here: the module will be called

5、spca5xx.rootvm-dev media$ vi Makefile# Makefile for USB Media drivers#obj-$(CONFIG_USB_SPCA5XX) += gspcav1-1224/c) 修改 gspcav1-1224 的 Makefilerootvm-dev gspcav1-1224$ pwd/work/kernel/linux-2.6.24.4/drivers/usb/media/gspcav1-1224rootvm-dev gspcav1-1224$ vi Makefilegspca-objs := gspca_core.o decoder/gs

6、pcadecoder.oobj-$(CONFIG_USB_SPCA5XX) += gspca.oclean: rm -f *.oas .*.flags *.ko .*.cmd .*.d .*.tmp *.mod.c rm -rf .tmp_versionsd) 编译内核（1）Multimedia devices - Video For Linux（2） USB support - Support for Host-side USB - USB Host Controller Drivers OHCI HCD support（3）- USB Multimedia devices USB SPCA

7、5XX Sunplus/Vimicro/Sonix jpeg Cameras2、此时，也许会提示 gspca_core.c 的某些轻微错误，稍作修改即可：/static const char gspca_version = GSPCA_VERSION;static const char gspca_version = 00.60.00;把新生成的 uImage 烧进开发板，重启，插上中星微芯片的摄像头，命令行浮现# usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 2 usb 1-1: configuration

8、 #1 chosen from 1 choice drivers/usb/media/gspcav1-1224/gspca_core.c: USB GSPCA camera found.(ZC3XX)阐明移植的驱动已经能辨认设备，设备名所在途径 /dev/video0。摄像头采集应用程序接口(V4L接口)，接口函数编写（可以直接将mouse_capture.tar.bz2文献到/home/文献下，解压缩 #tar xjvf mouse_capture.tar.bz2完毕解压成mouse_capture-daily3,运营此文献夹下的make，在arm机在能看到的spca5xx.o videod

9、ev.o的位置上打上spca5xx.o videodev.o两个驱动。insmod videodev.oinsmod spca5xx.o./mouse_capture到/var/tmp/ 下看到与否有1.jpg图片，必须有，否则错。再看video0有无：）一、Video4linux 简介Video4Linux是为市场目前常用的电视捕获卡和并口及USB口的摄像头提供统一的编程接口。同步也提供无线电通信和文字电视广播解码和垂直消隐的数据接口。本文重要针对USB摄像头设备文献/dev/video0，进行视频图像采集方面的程序设计。二、Video4linux 编程指南1.视频编程的流程（1）打开视频设

10、备：（2）读取设备信息（3）更改设备目前设立（可以不做）（4）进行视频采集，两种措施:a.内存映射b.直接从设备读取（5）对采集的视频进行解决（6）关闭视频设备。定义的数据构造及使用函数struct _v4l_structint fd;struct video_capability capability;struct video_buffer buffer;struct video_window window;struct video_channel channel8;struct video_picture picture;struct video_mmap mmap;struct vide

11、o_mbuf mbuf;unsigned char *map;typedef struct _v4l_struct v4l_device;extern int v4l_open(char *, v4l_device *);extern int v4l_close(v4l_device *);extern int v4l_get_capability(v4l_device *);extern int v4l_set_norm(v4l_device *, int);extern int v4l_get_picture(v4l_device *);extern int v4l_grab_init(v

12、4l_device *, int, int);extern int v4l_grab_frame(v4l_device *, int);extern int v4l_grab_sync(v4l_device *);extern int v4l_mmap_init(v4l_device *);extern int v4l_get_mbuf(v4l_device *);extern int v4l_get_picture(v4l_device *);extern int v4l_grab_picture(v4l_device *, unsigned int);extern int v4l_set_

13、buffer(v4l_device *);extern int v4l_get_buffer(v4l_device *);extern int v4l_switch_channel(v4l_device *, int);3.Video4linux支持的数据构造及其用途（1）video_capability 涉及设备的基本信息（设备名称、支持的最大最小辨别率、信号源信息等）name32 设备名称maxwidthmaxheightminwidthminheightChannels 信号源个数type 与否能capture ， 彩色还是黑白， 与否能裁剪等等。值如VID_TYPE_CAPTURE等（

14、2）video_picture 设备采集的图象的多种属性Brightness 065535huecolourcontrastwhitenessdepth 8 16 24 32palette VIDEO_PALETTE_RGB24 | VIDEO_PALETTE_RGB565|VIDEO_PALETTE_JPEG| VIDEO_PALETTE_RGB32（3）video_channel 有关各个信号源的属性Channel 信号源的编号nametunersType VIDEO_TYPE_TV | IDEO_TYPE_CAMERANorm 制式 PAL|NSTC|SECAM|AUTO（4）video

15、_window 包具有关capture area的信息x x windows 中的坐标.y y windows 中的坐标.width The width of the image capture.height The height of the image capture.chromakey A host order RGB32 value for the chroma key.flags Additional capture flags.clips A list of clipping rectangles. (Set only)clipcount The number of clippin

16、g rectangles. (Set only)（5）video_mbuf 运用mmap进行映射的帧的信息size 每帧大小Frames 最多支持的帧数Offsets 每帧相对基址的偏移（6）video_mmap 用于mmap4.核心环节简介【注】接多种摄像头。措施如下：买一种usb hub接到开发板的usb host上。cat/proc/devices可以懂得video capture device的major是81，再ls l /dev看到video0的次设备号是0。两个摄像头固然要两个设备号，因此mknod /dev/video1 c 81 1，如果接4个，就mknod /dev/vid

17、eo2 c 81 2,mknod /dev/video3 c 81 3。依次类推。（1）打开视频：int v4l_open(char *dev, v4l_device *vd)if (!dev)dev = ”/dev/video0”;if (vd -fd = open(dev, O_RDWR) fd, VIDIOCGCAP, &(vd-capability) capability各分量（3）读video_picture中信息int v4l_get_picture(v4l_device *vd)if (ioctl(vd -fd, VIDIOCGPICT, &(vd-picture) pictur

18、e.colour = 65535;if(ioctl(vd-fd, VIDIOCSPICT, &(vd-picture) capability中的信息int v4l_get_channels(v4l_device *vd)int i;for (i = 0; i capability.channels; i+) vd -channeli.channel = i;if (ioctl(vd -fd, VIDIOCGCHAN, &(vd-channeli) fd);return 0;重点：截取图象的两种措施一、用mmap（内存映射）方式截取视频mmap( )系统调用使得进程之间通过映射同一种一般文献实现

19、共享内存。普通文献被映射到进程地址空间后，进程可以向访问一般内存同样对文献进行访问，不必再调用read()，write（）等操作。两个不同进程A、B共享内存的意思是，同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然。采用共享内存通信的一种显而易见的好处是效率高，由于进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝（1）设立picture的属性（2） 初始化video_mbuf，以得到所映射的buffer的信息ioctl(vd-fd, VIDIOCGMBUF, &(vd-mbuf)（3）可以修改video_mmap和帧状态的目前设立（4）将

20、mmap与video_mbuf绑定void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset )len：映射到调用进程地址空间的字节数，它从被映射文献开头offset个字节开始算起Prot：指定共享内存的访问权限 PROT_READ（可 读）, PROT_WRITE （可写）,PROT_EXEC （可执行）Flags：MAP_SHARED MAP_PRIVATE中必选一种，MAP_ FIXED不推荐使用Addr：共内存享的起始地址，一般设0，表达由系统分派Mmap( ) 返回值是系统实

21、际分派的起始地址int v4l_mmap_init(v4l_device *vd)if (v4l_get_mbuf(vd) map = mmap(0, vd-mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, vd-fd, 0) fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd-mmap) ;若调用成功，开始一帧的截取，是非阻塞的，与否截取完毕留给VIDIOCSYNC来判断（6）调用VIDIOCSYNC等待一帧截取结束if(ioctl(vd-fd, VIDIOCSYNC, &frame) map + vd-mbuf.offsetsvd-frame得到。采集工

22、作结束后调用munmap取消绑定munmap(vd-map, vd-mbuf.size)在实际应用时还可以采用缓冲队列等方式。二、视频截取的第二种措施：直接读设备有关缓冲大小，图象等的属性须由使用者事先设立调用read（）；int read (要访问的文献描述符；指向要读写的信息的指针；应当读写的字符数);返回值为实际读写的字符数int len ;unsigned char*vd-map=(unsigned char *) malloc(vdcapability.maxwidth*vdcapability.maxheight );len = read(vdfd,vd vd-map,vdcapa

23、bility.maxwidth*vdcapability.maxheight*3 );2.3 编程实例（mouse_capture）zc301是采集jpeg编码的位流，mouse_capture是根据servfox改编的一种专门从zc301摄像头获取一张jpeg图片，用来测试摄像头与否加载成功的小程序。这样就可以不用cat /dev/video01.jpg来测试摄像头与否正常。cat命令一运营，就源源不断地采集jpeg流。但是采到的图片只能显示第一种jpeg头和jpeg尾之间的数据。mouse_capture仅仅获得一张完整的jpeg。 可以从（）处下载参照。现将重要函数的功能简介如下：sta

24、tic int GetVideoPict (struct vdIn *vd);/获取图片属性信息。static int SetVideoPict (struct vdIn *vd);/设立图片属性。static int isSpcaChip (const char *BridgeName);/测试芯片类型static int GetStreamId (const char *BridgeName); /测试输出数据的格式static int GetDepth (int format);/获取颜色深度。void exit_fatal(char *messages);/错误显示。int init_

25、videoIn(struct vdIn *vd,char *device,int width,int height,int format,intgrabmethod);/初始化设备。int convertframe(unsigned char *dst,unsigned char *src, int width,int height, intformatIn, int size);/把共享缓冲区中的数据放到一种变量中，告知系统已获得一帧。int v4lGrab (struct vdIn *vd,char *filename );/从摄像头采集图片。int close_v4l (struct v

26、dIn *vd);/关闭摄像头。int get_jpegsize (unsigned char *buf, int insize);/获取jpeg图片大小。核心代码分析：(server.c)#include #include #include #include spcav4l.h struct vdIn videoIn; int main (int argc, char *argv) char videodevice = /dev/video0; char jpegfile = /var/tmp/1.jpg;/采集图片到本地目录 int grabmethod = 0;/修改为0才可以记录图片到

27、/var/tmp/1.jpg int format = VIDEO_PALETTE_JPEG; int width = 352; int height = 288; memset(&videoIn, 0, sizeof (struct vdIn); if(init_videoIn(&videoIn, videodevice, width, height, format,grabmethod)= 0) while(1) v4lGrab(&videoIn, jpegfile); if(grabmethod=1) printf(you use mmap method!n); else if(grab

28、method=0) printf(you use read method!n); printf(you have get a picture in %sn,jpegfile); else printf(cant open your camera!n); close_v4l (&videoIn); return 0;可将该文献拷贝到pc上进行查看 这里有关应用程序的编译措施，就不再多讲了，只需要make重新编译一下就好！下面我们再简介如何讲采集图片直接显示到本地LCD，我们会用到jpeg的类库到/var/tmp/看有无图片，如没有运营摄像头程序看看摄像头与否正常工作。在arm机在能看到的spca

29、5xx.o videodev.o的位置上打上spca5xx.o videodev.o两个驱动。（注意顺序）insmod videodev.o（如果此从别处考过去的，它是白色，那要写：chmod +x videodev.o 将此加入此工程，此时为黄色）insmod spca5xx.o 即：后运营看到图像。如自己make 需要修改Makefile文献：即：（或者先查内核地址：然后修改Makefile的LDFLAG:如图：）编译JPEG库环境（注意仔细配，否则make install之后，负责图形图像的libjpeg.so.62.0.0库不能用，我图形可以用，但图像不能用。就是用刘工的）一、实验环节

30、1、获取jpeg-6b源代码直接从我们提供的配套光盘中获取。得到jpeg-6b.ok.tar.bz2（#tar xjvf jpeg-6b.ok.tar.bz2完毕）后，运营如下命令解压：cd /opt/develop/lyj/up_apthome/webcamtar jxvf jpeg-6b.ok.tar.bz2此时，在目前目录下就涉及了我们所需要的源码jpeg-6b目录 2、配备jpeg库从光盘获取的源码解压之后，在jpeg-6b中会有一种build.sh文献rootvm-dev jpeg-6b# cat build.sh ./configure -prefix=/mnt/nfs/jpeg4

31、arm -exec-prefix=/mnt/nfs/jpeg4arm -enable-shared -enable-staticrootvm-dev jpeg-6b# ./build.sh下面分别简介这几种参数的作用:？-prefix=/mnt/nfs/jpeg4arm:执行makeinstall后,会将与体系无关的文献拷贝到此目录下,具体如下:/mnt/nfs/jpeg4arm.|+-include.|-jconfig.h|-jerror.h|-jmorecfg.h|-jpeglib.h+-man.|+-man1.|-cjeg.1|-djpeg.1|-jpegtran.1|-rdjpgcom

32、.1|-wrjpgcom.1-exec-prefix=/mnt/nfs/jpeg4arm:执行makeinstall后,会将与体系无关的文献拷贝到此目录下,即将某些可执行程序、动态链接库和静态链接库拷贝到此目录的相应目录下，具体如下：/mnt/nfs/jpeg4arm.|+-bin.|-cjeg|-djpeg|-jpegtran|-rdjpgcom|-wrjpgcom+-lib.|-libjpeg.la|-libjpeg.so|-libjpeg.so.62|-libjpeg.so.62.0.0-enable-shared:用GNUlibtool编译成动态链接库。下面分别相应有无此参数所生成的M

33、akefile的比较:-无-enable-shared参数|有-enable-shared参数-LIBTOOL=|LIBTOOL=./libtool-O=oA=a|O=loA=la-LN=$(CC)|LN=$(LIBTOOL)-mode=link$(CC)-INSTALL_PROGRAM=$INSTALL|INSTALL_PROGRAM=$(LIBTOOL)-mode=install$INSTALLINSTALL_LIB=$INSTALL-m644|INSTALL_LIB=$(LIBTOOL)-mode=install$INSTALL-无参数:#.c.lo:#$(LIBTOOL)-mode=c

34、ompile$(CC)$(CFLAGS)-c$(srcdir)/$*.c有参数:.c.lo:$(LIBTOOL)-mode=compile$(CC)$(CFLAGS)-c$(srcdir)/$*.c-无参数:install:cjpegdjpegjpegtranrdjpgcomwrjpgcom有参数:install:cjpegdjpegjpegtranrdjpgcomwrjpgcominstall-lib-3、修改生成的Makefile文献#ThenameofyourCcompiler:CC=gcc该成CC=/usr/local/arm-linux/bin/arm-linux-gcc(根据你自己

35、交叉编译器的位置修改)（需要安装arm-linux-gcc，）#library(.a)filecreationcommandAR=arrc该成AR=/usr/local/arm-linux/arm-linux/bin/arrc(同上)#secondstepin.acreation(usetouchifnotneeded)AR2=ranlib该成AR2=/usr/local/arm-linux/arm-linux/bin/ranlib(同上)4、编译安装rootvm-dev jpeg-6b# make cleanrootvm-dev jpeg-6b# make要手动建立如下文献并在man下要建一

36、种man1文献夹rootvm-dev jpeg-6b# make installrootvm-dev jpeg-6b#这样JPEG库就交叉编译成功了,相应的库和头文献都/mnt/nfs/jpeg4arm/下了!rootvm-dev jpeg-6b# ls /mnt/nfs/jpeg4arm/bin include lib manrootvm-dev jpeg-6b#有关jpeg库的使用，在源代码中example.c文献中又具体的阐明，也可以参照这篇文章了。获取图像数据到LCD设备（我就是用jpegshow.tar.bz2文献）实验环节1、从光盘获取源代码，解压缩进入/opt/develop/l

37、yj/up_apthome/webcam目录rootvm-dev webcam# tar -vxjf jpegshow.final.tar.bz2rootvm-dev webcam# lsjpegshow rootvm-dev webcam#解压后的目录在jpegshow文献夹下2、代码分析 修改Makefile使include和lib指向自己的途径。（黑体文字要根据自己include，lib途径修改）rootvm-dev jpegshow# cat Makefileall:main.o arm-linux-gcc -I/mnt/nfs/jpeg4arm/include -L/mnt/nfs/

38、jpeg4arm/lib -I/home/oyx/porting/curl-7.18.2/_install/include -L/home/oyx/porting/curl-7.18.2/_install/lib -lcurl -o myjpeg main.o fb.o jpeg.o getHttpFile.o -ljpeg main.o:fb.o jpeg.o arm-linux-gcc -I/mnt/nfs/jpeg4arm/include -L/mnt/nfs/jpeg4arm/lib -c main.cfb.o:fb.c fb.h arm-linux-gcc -c fb.cjpeg.o

39、:jpeg.c jpeg.h getHttpFile.o arm-linux-gcc -I/mnt/nfs/jpeg4arm/include -L/mnt/nfs/jpeg4arm/lib -c jpeg.cgetHttpFile.o:getHttpFile.c getHttpFile.h arm-linux-gcc -I/home/oyx/porting/curl-7.18.2/_install/include -L/home/oyx/porting/curl-7.18.2/_install/lib -lcurl -c getHttpFile.cclean: rm -rf *.o myjpe

40、grootvm-dev jpegshow#这里使用gcc编译的时候，要使用-I 指向前两个实验编译的代码安装的inlcude目录使用-L执行前两个实验编译的代码安装的lib目录并使用 l 表达使用的是哪个库分析mian.crootvm-dev jpegshow# cat main.c #include fb.h#include jpeg.h int main() unsigned char * fb_mem; unsigned char buffer1000000;/创立一种寄存数据的buffer int i,j,fb; unsigned char * data; fb = fb_open()

41、;/获取framebuffer的设备句柄 fb_mem = fb_mmap(fb);/获取指向frambuffer的指针 while(1)/数据通过网络获取之后，先通过jpeg解码，然后寄存在buffer中 if(!read_JPEG_file(/var/tmp/1.jpg,buffer,640,480) printf(main return err); return 0; return 1; rootvm-dev jpegshow#3、重点分析read_JPEG_file()函数(篇幅因素，去掉了某些注释和调试信息) (不需要改)/jpeg.c文献中int read_JPEG_file (c

42、har * filename,unsigned char *mem,int width, int height) int i,j,line,output_width; unsigned short* fb_mem = (unsigned short*)mem; char indata1000000; int nSize; int width_offset; int height_offset; /* This struct contains the JPEG decompression parameters and pointers to * working space (which is a

43、llocated as needed by the JPEG library). */ struct jpeg_decompress_struct cinfo; /* We use our private extension JPEG error handler. * Note that this struct must live as long as the main JPEG parameter * struct, to avoid dangling-pointer problems. */ struct my_error_mgr jerr; /* More stuff */ FILE *

44、 infile; /* source file */ JSAMPARRAY buffer; /* Output row buffer */ int row_stride; /* physical row width in output buffer */ /* In this example we want to open the input file before doing anything else, * so that the setjmp() error recovery below can assume the file is open. * VERY IMPORTANT: use

45、 b option to fopen() if you are on a machine that * requires it in order to read binary files. */ /* Step 1: allocate and initialize JPEG decompression object */ /1、分派并初始化一种JPEG解压对象 /* We set up the normal JPEG error routines, then override error_exit. */ cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr.pub); jerr.

46、pub.error_exit = my_error_exit; /* Establish the setjmp return context for my_error_exit to use. */ if (setjmp(jerr.setjmp_buffer) /* If we get here, the JPEG code has signaled an error. * We need to clean up the JPEG object, close the input file, and return. */ jpeg_destroy_decompress(&cinfo); retu

47、rn 0; /* Now we can initialize the JPEG decompression object. */ jpeg_create_decompress(&cinfo); /* Step 2: specify data source (eg, a file) */2、指定要解压缩的图像文献： jpeg_stdio_src(&cinfo,infile); /* Step 3: read file parameters with jpeg_read_header() */3、调用jpeg_read_header()获取图像信息： (void) jpeg_read_header(&cinfo, TRUE); /* We can ignore the return value from jpeg_read_header since * (a) suspension is not possible with the stdio data source, and * (b) we passed