视频服务器软件MJPG-streamer在嵌入式多媒体数据处理中的应用

“MJPG-streamer”是一个轻量级的视频服务器软件。一个可以从单一输入组件获取图像并传输到多个输出组件的命令行应用程序。

该软件可应用在基于IP协议的网络中，从网络摄像机中获取并传输JPEG格式的图像到浏览器，例如Firefox、Cambozola、Videolanclie nt，甚至是一个运行了TCPMP播放器的Windows移动设备。

它继承于uvc_streamer，为在RAM和CPU上存在资源限制的嵌入式设备而写的。因为兼容Linux-uvc的摄像机可以直接生成JPEG数据，即使是运行OpenWRT Linux的嵌入式设备也可以快速处理M-JPEG数据流。

这款工具源代码简洁，注释清晰。组件功能明确，衔接清晰。使用Linux C语言进行开发，可移植到不同的计算机平台，也可以在根据GPL v2的条款下进行改进和发行。

1 MJPG-streamer的处理流程

MJPG-streamer主函数的定义在mjpg-streamer．c文件。主函数的处理流程如图1所示。

2 MJPG-streamer的相关组件

MJPG-streamer采用模块化的设计方法，以功能块为单位进行描述，这些功能块被称为plug-in(组件)。软件中定义好了各组件的输入、输出，以及组件之间的衔接关系。用户可自行根据对功能的需求，选择需要的模块。这种模块化的程序设计简化了代码的编写、调试、维护，程序员只需要遵守设计的规范，就可以轻松地改写软件，或者编写新的模块以增强软件的功能。

MJPG-streamer最主要并且最常用的组件是input_uvc输入组件和output_http输出组件。其他组件包括input_control、input_file、input_testpicture、input_gspcavl、output_autofocus、output_file、out_viewer，如图2所示。

2．1 input_uvc输入组件

input_uvc组件的主要功能是获取摄像头拍摄的图像并将其压缩编码，共包括5个组件接口函数，这些组件接口函数是各个组件提供给外部使用的接口。相关函数的定义可查看input_uvc.c文件。

下面以input_uvc输入组件为例来详细介绍模块化程序设计的具体思路以及MJPG-streamer组件的工作方式。

1)int input_init(input_parameter*param)
这个函数是输入组件的初始化函数，它的主要工作是初始化相关参数，为之分配内存空间，并打开视频设备。

输入组件初始化函数的工作流程如图3所示。

视频设备数据结构vdIn的定义如下：

2)int input_run(void)

该函数使用pthread_create函数创建工作线程。并使用pthread_detach函数将该线程设置为分离状态。在input_uvc组件中，input_run函数创建cam_thread线程，该线程负责抓取摄像头采集的一帧图像并进行格式转换，采用的是V4L2视频设备开发框架。具体工作流程请参考下文描述。

3)int input_stop(void)

该函数通过调用pthread_cancel(pthread_t tid)函数实现主线程取消cain_thread线程(抓取数据帧的工作线程)，这两个线程在同一个进程内，共享该进程的地址空间。主线程通过内核发送信号以取消工作线程。tid是要取消线程的线程ID。

4)int input_cmd(int in_cmd_type cmd，int value)

该函数的主要功能是对网络摄像头镜头的控制，例如对色彩、饱和度、对焦等功能的控制。in_cmd_type结构体定义了对输入组件进行控制的命令类型，把对镜头的控制命令类型和参数值传入此函数。函数内进行匹配，以完成对镜头的控制操作。

input_uvc组件的私有函数如下：
1)void help(void)
该函数打印相关的帮助信息到stderr。
2)void*cam_thread(void*arg)
这个工作线程的作用是抓取一帧数据并把它复制到全局缓冲区。它的工作流程如图4所示。

工作流程不断循环，直至线程退出。退出前使用pthread_cleanup_pop函数调用cam_cleanup线程清理函数。

3)void cam_cleanup(void*arg)

该函数是线程清理函数，线程退出前，使用此函数释放在工作线程中被分配的资源。

2．2 ouput_http输出组件

output_http输出组件中的http．c文件内定义了服务器对客户端请求的响应。

send_snapshot、send_stream、send_error、send_file分别定义了如何响应客户端发送截图、发送视频流、发送错误信息、发送文件的请求信息。

command函数执行客户端指定控制命令，并发送反馈信息。

server_thread服务线程的作用是打开一个TCP socket并等待客户端连接。如有客户端链接，则为每一个连接到服务器的客户端创建一个client_thread专门服务于该客户端。
client_thread客户线程的作用是为连接到服务器的客户端服务。