嵌入式视频采集编程思路

linux 内核有video for linux简称V4L。V4L是Linux影像系统与嵌入式影像的基础，是Linux kernel里支持影像设备的一组APIs，配合适当的视频采集卡与视频采集卡驱动程序，V4L可以实现影像采集、AM/FM无线广播、影像CODEC、频道切换等功能。目前，V4L主要应用在影像串流系统与嵌入式影像系统里，其应用范围相当广泛，例如：远程教学、远程医疗、视频会议、视频监控、可视电话等。V4L为2层式架构，最上层为V4L驱动程序，最下层则是影像设备驱动程序。

接上USB摄像头，硬件设备在linux下都是作为文件访问，所以只需在/dev/下查找，一般情况下为video0。当摄像机通过USB接口连接到视频采集终端后，在程序中调用V4L APIs对设备文件video0的读操作即可实现摄像头视频数据采集。其主要过程如下：

1) 打开设备文件： int v4l_open(char *dev, v4l_device *vd){}打开影像源的设备文件;

2) 初始化picture： int v4l_get_picture(v4l_device *vd){} 获取输入的影像信息;

3) 初始化channel：int v4l_get_channels(v4l_device *vd){} 获取每个channel的信息;

4) 对channel设置norm：int v4l_set_norm(v4l_device *vd, int norm){} 对所有的channel设置norm;

5) 设备地址映射：v4l_mmap_init(v4l_device *vd){} 返回存放图像数据的地址;

6) 初始化mmap缓冲区： int v4l_grab_init(v4l_device *vd, int width, int height){};

7) 视频捕获同步： int v4l_grab_sync(v4l_device *vd){};

8) 视频捕获： int device_grab_frame(){}。

针对USB摄像头设备文件/dev/video0的视频采集程序流程，首先调用V4L_open()函数打开视频设备，设备文件开启成功后使用V4L_ get_capability()读取设备信息，然后选择相应的视频采【集方式进行视频采集并对采集的图像进行处理，最后调用V4L_close()函数关闭视频设备文件。其中的视频采集方式有两种，一种是read()直接读取方式，另外一种是mmap()内存映射方式。mmap()方式下进程之间通过映射同一个文件实现内存共享，各进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问。此外，mmap()方式加速了I/O访问，提高了效率，故常选用内存映射方式获取视频。

Video for Linux支持的数据结构及其用途：

video_capability：设备的基本信息(设备名称、支持的分辨率等);

video_picture：采集的图像的各种属性;

video_channel：各个信号源的属性;

video_windows：包含采集区域的信息;

video_mbuf：利用mmap映射的帧的信息;

video_mmap：用于mmap方式。

通过以上操作，即可将摄像机视频数据采集到内存。采集到内存的视频数据既可采用文件的形式保存，也可将其压缩后通过网络发布到Internet。