V4L中定义的主要数据结构 - 一种图像采集系统设计

V4L中定义的主要数据结构：

　　这些数据结构都是由Video4Linux支持的，它们的用途如下：

　　（1）video_capability包含摄像头的基本信息，例如设备名称、支持的最大最小分辨率、信号源信息等，分别对应着结构体中成员变量name、maxwidth、maxheight、minwidth、minheight、channels（信号源个数）、type等；

　　（2）voide_picture包含设备采集图像的各种属性，如brightness（亮度）、hue（色调）、contrast（对比度）、whiteness（色度）、depth（深度）等；

　　（3）video_mmap用于内存映射；

　　（4）voido_mbuf利用mmap进行映射的帧信息，实际上是输入到摄像头存储器缓冲中的帧信息，包括size（帧的大小）、frames（最多支持的帧数）、offsets（每帧相对基址的偏移）。

　　系统在采集图像之前，需要初始化这些数据结构中的参数值，系统才能够按照要求采集图像数据。

　　在USB摄像头被驱动后，只需要再编写一个对视频流采集的应用程序就可以了。根据嵌入式系统开发特征，先在宿主机上编写应用程序，再使用交叉编译器进行编译链接，生成在目标平台的可执行文件。宿主机与目标板通信采用打印终端的方式进行交叉调试，成功后移植到目标平台。

　　V4L图像采集编程流程：

　　（1）打开视频设备；

　　（2）读取设备信息；

　　（3）更改设备当前设置；

　　（4）视频采集得到图像信息；

　　（5）对采集到的图像进行处理；

　　（6）关闭视频设备。

　　本文编写采集程序是在安装Linux操作系统的宿主机PC机上进行的，之后再移植到开发板上。下面是具体论述。

　　之前我们讲到了在V4L中定义的主要数据结构及其功能。对应着这些内容，我们需要对这些数据结构进行定义，以抽象化一个视频设备。以下是具体的定义内容：

　　摄像头、采集图像和关闭摄像头的操作。采集程序中定义了如下的函数，以实现前面讲到的功能。

　　intinit_videoIn（structvdIn*vd,char*device,intwidth,intheight,intgrabmethod）；初始化摄像头设备。*vd包含了之前定义的数据结构中的基本信息。另外还要对摄像头采集图像的大小、采集模式等参数进行赋值。

　　intv4lGrab（structvdIn*vd,char*filename）；采集图像主程序。*filename为图像的文件名，我们可以通过对文件名的设置来确定图像保存的位置。

　　intclose_v4l（structvdIn*vd）；关闭摄像头intget_jpegsize（unsignedchar*buf,intinsize）；采集图像的大小。

　　因为我们是通过调用采集主函数intv4lGrab（structvdIn*vd,char*filename）来实现图像的采集和保存的，所以需要详细的讲解一下该函数的构成。以下是该函数的具体内容：

　　首先，我们需要定义几个参数，如下：

　　FILE*fp;定义一个文件类型指针，指向我们采集到的图像文件intlen;

      定义一个整型变量，记录从内存中读取的数据量intsize;

      定义一个整型变量，指明一帧图像的数据量interreur=0;定义一个整型变量，指明运行时的错误返回值intjpegsize;定义一个整型变量，指明我们需要的图像大小。

　　接着我们调用read（vd->fd,vd->pFramebuffer,size）函数，把存放于图像缓冲区的数据读入到指定的临时文件中。之后根据我们对图像的大小、亮度、对比度等要求转化之前采集到的图像数据，最后我们打开一个文件，把图像数据写入到该文件中并保存。

　　4 结论

　　本文设计了一种嵌入式视频采集系统，该系统小巧，并且在保证当前信息完整的情况下，尽可能少的占用存储容量，实现了该系统的图像采集、存储和重现功能。在硬件规划上，采用实用简单的USB接口通信。且系统中预留了丰富的外设接口，便于今后的扩展升级。