基于ARM平台的远程视频监控系统的研究

部分，它存储了系统配置文件、系统程序和系统外设驱动程序。嵌入式Linux内核移植^[2]好后，主要工作就变成在操作系统下编写驱动程序。在这里我们着重介绍OV9640的驱动程序的开发及MPEG-4编码的实现。

图三：以太网模块接口

2.1 OV9640驱动的开发^[6]

在Linux下编写OV9640 CMOS图像传感器驱动，首先要初使化OV9640。通过SCCB总线设置OV9640的工作模式，各种参数，分配连续内存空间，容量与采集图像的点阵数相匹配。然后用request_irq()函数为OV9640登记中断，其中断号为06。当S3C2440捕捉到VSYNC信号时触发中断，把一帧图像数据拷贝到用户空间。如此反复，视频数据源源不断的被采集到SDRAM。软件流程如图四所示。

图四 读取OV9640数据流程

我们知道，用户进程是通过设备文件同硬件打交道，对设备文件的操作就是一些系统调用。要想把系统调用和设备驱动程序关联起来，必须用到一个非常关键的数据结构：struct file_operations{ }。因此编写设备驱动的主要工作就是编写数据结构中定义的子函数，并填充file_operations的各个域。

摄像头file_operations的数据结构如下

static struct file_operations cam_fops =

｛ owner : THIS_MODULE,

open : cam_open,

read : cam_read,

ioctl : cam_ioctl,

release : cam_release,

｝；

编写好成员函数后，接下来编写module_init()和module_exit()。module_init()是驱动程序的入口，当用insmod命令加载模块时自动运行。此函数中包括①初使化CMOS图像传感器②分配连续内存地址空间③注册设备文件④登记中断。module_exit()函数在rmmod卸载模块时调用。函数功能包括①释放内存空间②释放中断③注销设备文件。

至此，驱动模块编写好了，编译加载后，我们就可以像操作普通文件一样对摄像头进行读取数据了

2.2基于MPEG4的数据压缩算法的实现

2.2.1 MPEG-4^[7]压缩标准

数字视频流的数据量是巨大的,以QVGA图像，每秒20帧为例，每秒钟的数据量为2.92M,假设系统有十路传感器，如果不经过压缩，实现数据在网上的多路复用传输是相当困难的，为了系统可靠的运行，本设计采用高压缩率的MPEG-4视频压缩编码。MPEG-4最显著的特点是基于内容的编码方法，即把一段视频序列看成有不同的视频对象VO组成，编码器根据实际情况对各个视频对象面VOP进行编码,其最大压缩率可达到100:1。

2.2.2 MPEG-4的实现与优化

XVID是一种开源的MPEG-4视频编码软件，是目前所有开源视频编码软件中比较优秀的一个，它严格按照GPL发布，图像质量可以达到DVD的效果，而数据量只有DVD的1/8。XVID最新的版本为xvidcore1.1.0，这里我们选择xvidcore1.1.0作为进一步优化的基础。从 www.xvidcore.org 下载xvidcore1.1.0源码，修改MAKEFILE文件，把XVID移植到ARM平台。具体的实现方法可参照example下的例子，结合项目的实际，写出自己的应用程序。然后进入xvidcore-1.1.0/build/generic目录，执行./configure –disable –assembly命令，手工配置platform.inc文件，修改CC=/opt/host/armv41/bin/arm4l-unknown-linux-gcc，再执行make clean，make。最后把生成的库拷贝到example目录下，修改example下的Makefile文件，编译下载到目标板上运行即可。

经过测试，XVID的压缩比是很高的，可达到20:1，最重要的是编码速度快，压缩解压后的图像质量稍有降低，完全可以达到实用的要求。

3.结束语

利用嵌入式系统实现远程视频监控符合数字化、网络化的发展趋势，具有布线集中，设备简单，体积小，成本低等特点，与传统的视频监控方案比较有不可比拟的优越性。前端采集部分采用S3C2440微处理器，利用其自身提供的视频接口，图像采集的速度完全可以达到动态显示的要求（在400M的时钟频率下，QVGA图像可以达到20帧/秒的显示速率）。本文作者的创新点：采用图像压缩编码和网络技术，可实现视频数据的多路复用传输。监控端采用基于MPEG-4的视频对象分割方法，利用相邻帧视频对象的差异，实现智能报警的功能。该系统性价比较高，使用方便，值得推广使用。

4.参考文献

[1]S3C2440X RISC MICROPROCESSOR date sheet.samsung electronics.2003

[2]张积红,吴强.嵌入式linux研究及其在ARM上的移植.电脑知识与技术,2005,(8)

[3]OV9640 version1.0.Omnivision Technologies.2003

[4]王晓明，一种MPEG-4视频采集与传输系统的研究与实现，计算机测量与控制，2005,（8）

[5]陈福，马莉等.基于嵌入式系统的视频图像捕获研究与实现.微计算机信息，2005,（12）

[6]李驹光