基于嵌入式Linux的视频采集编码系统实现三

3. 设置窗口的高度和宽度

　　编码器输入的是 CIF 格式的YUV420 码流，故将采集窗口的高度设置为 288，宽度为352。

　　4. 获取视频帧

　　使用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个普通文件实现共享内存。［5］

　　主要部分介绍如下：

　　a. 初始化及设置

　　使用ioctl（camera_fd，VIDIOCGMBUF，camera_mbuf） 函数初始video_mbuf，获得摄像头存储缓冲区的帧信息，之后修改 video_mmap和帧状态的设置。

　　b. 实现摄像头设备文件到内存区的映射

　　调用buf=void *mmap（void *addr，size_t len，int prot，int flags，int fd，off_t offset） 函数，将设备文件的内容映射到内存区。

　　c. 数据采集

　　调用ioctl（fd，VIDIOCMCAPTURE，camera_buf）截取图像，失败将返回-1 ，若函数成功调用，便开始一帧图像数据的截取，并将当前帧号按缓冲区总帧数的模加上1，为下一帧截取作准备。然后调用 ioctl（fd，VIDIOCSYNC，frame） 函数，成功返回则表示图像截取已完成，可以开始作下一帧图像的采集。图像捕捉函数 v41_frame_grab（）是mmap内存映射方式捕捉视频数据的具体实现，每次采集一帧YUV420P格式的原始图像数据。在使用双缓冲区轮换采集时，对于每个缓冲区进行连续帧采集，通过外加循环控制对摄像头帧缓冲区采集的次数来实现，以达到提高效率的目的［6］。

　　在此基础上也可实现连续帧的采集，Video4Linux最多支持一次采集32帧，首先需要设置采集的帧数 camera_buf.frame，并将data+camera_mbuf.offsets［frame］ 定义每一帧数据在内存中的起始位置，利用 ioctl（fd，VIDIOCGMBUF，camera_mbuf） 便可获得camera_mbuf 的信息。除此之外还要设置数据缓冲区的大小，然后利用 ioctl VIDIOCMCAPTURE 操作进行数据的连续采集，直到缓冲区中的剩余空间无法保存一个完整的数据帧。当缓冲区中没有可利用的空间时，系统调用 ioctl VIDIOCSYNC 来检查视频采集过程是否完成。若完成时，应用程序为数据帧分配地址，使缓冲区的数据帧可被安全用于其他进程。

　　4. 关闭视频设备

　　在采集完成后，需要关闭设备，并收回系统资源。如果是采用内存映射方法进行视频采集，在系统任务完成后必须用munmap 函数关闭映射内存，close函数可关闭视频设备文件。

　　5 视频采集系统的多线程设计

　　在采集和处理模块的设计中创建图像采集和图像处理两个线程，并开辟两个缓冲区轮换采集图像帧，以便解决视频采集模块与编码模块的同步。在采集程序写满缓冲区1 后，改变线程等待条件，释放被阻塞的图像处理线程对该缓冲区数据进行编码输出。同时采集线程转到缓冲区2，若此时图像处理线程已完成对缓冲区 2 的处理，则将采集获得的帧图像覆盖，保存至缓冲区 2，否则阻塞。两个缓冲轮流使用，不丢弃任何帧，并且图像采集与处理同步进行，提高了效率。