[发明专利]基于ARM9和V4L2接口的嵌入式视频采集系统

说明书

技术领域

本发明属于交通视频采集处理领域，具体来说是一种基于ARM9单片机和V4L2接口的嵌入式视频采集系统。

背景技术

随着社会文明的发展、科学技术的进步,信息日益成为一种比传统能源更为重要的资源，信息将会促进人类社会的进一步发展。日常生活中，人们通过感官从外界感知的各种信息中，约有78%是来自视觉。可见图像在我们的日常生活中扮演着很重要的角色。视觉的感觉是最直接最立体的，而交通视频监控系统作为一种获取图像信息的工具，可以满足交通管理部门对获取图像信息的需求。但目前交通视频采集应用中存在的问题如下：交通视频的采集与传输各自独立，集成度不高。最为典型的就是前端交通监控设备仅负责道路交通车辆的拍摄与取证，由人工定时更换存储交通视频图像的磁盘，因而现有交通数据采集系统急需换代升级，以满足交通大数据的采集、传输与存储的日益增长的迫切需要。从系统的组成上分析，合理的应用就是将前端嵌入式视频采集集成到现有交通监控设备中，由后端服务器系统负责交通视频图像管理或者监控其他设备。基于前端的嵌入式交通视频采集系统是一种由软硬件相组合的产品，通常由操作系统、应用程序、外围硬件设备以及嵌入式微处理器板卡等四个部分组成，尽管外围硬件设备可以依托现有前端交通监控设备进行升级与改造，但由于嵌入式技术的集成度与复杂度较高，其中还涉及交通视频大数据的实时传输，仍然需要借助辅助工具对其进行深入开发，才可以使得系统具备相应功能。

发明内容

本发明提出一种以ARM9 S3C2440嵌入式微处理器为核心硬件平台的嵌入式交通视频采集系统，针对当前的交通大数据背景下交通监控设备的视频采集需求，通过USB摄像头采集到现场交通视频图像数据，经由集成ARM微处理器的专用交通视频采集卡进行实时数据处理，然后基于传输控制协议，通过网络将交通视频图像数据传输到作为浏览器客户端的计算机或移动终端上，最后通过访问浏览器客户端可以实时显示采集到的交通视频图像。

具体来说，本发明采用了以下技术方案：

一种基于ARM9和V4L2接口的嵌入式视频采集系统，包括浏览器客户端、集成ARM微处理器的专用交通视频采集卡及摄像元件，其特征在于，根据视频采集需求，通过摄像元件采集到现场交通视频图像数据，集成ARM微处理器的专用交通视频采集卡读取图像并进行实时数据处理，然后基于传输控制协议通过网络将处理过的交通视频图像数据传输到浏览器客户端，最后通过访问浏览器客户端来实时显示采集到的交通视频图像，其中视频采集卡上建立视频服务器，视频服务器包含应用模块、数据处理模块、驱动模块及摄像头连接模块，摄像头连接模块负责与摄像元件连接，驱动模块包含V4L2驱动并通过V4L2驱动接口调用摄像元件来进行视频采集，数据处理模块通过获取和控制驱动程序得到视频源，然后再将视频频帧进行图像编码，应用模块遵循HTTP协议，将视频图像数据的安卓标准格式发送给web浏览器。

优选地所述摄像元件为USB摄像头。

优选地，通过V4L2驱动接口调用摄像元件采集视频包括：打开摄像头并获取摄像头的参数，然后设置摄像头的参数与图像的属性信息，将分配给摄像头的内存空间释放，从摄像头直接读取并以映射方式存储到内存。

另外优选地，将视频频帧进行图像编码包括：将通过V4L2驱动接口获取的MJPEG格式的图像转换成JPEG格式。进一步，将MJPEG格式的图像转换成JPEG格式包括在MJPEG图像帧开始标志的0xFFC0之前插入哈夫曼表，然后进行其它操作。

在另一个优选实施方案中，视频采集卡所采集的交通视频图像数据传输给浏览器客户端包括：在浏览器客户端与视频采集卡之间建立服务器链接，用户通过浏览器客户端给视频采集卡上的视频服务器发送请求，服务器通过监听来自浏览器客户端的请求，并解析浏览器的请求，如果数据请求正确，则服务器响应客户端请求，把通过V4L2驱动接口采集到的视频数据映射到内存中，然后把数据按HTTP协议格式封装视频数据并将响应传送给浏览器，由浏览器显示交通视频。

进一步，服务器监听接收浏览器客户端的请求包括：首先为服务器打开Socket端口；设置Socket端口的参数，为防止Socket端口冲突，忽略Socket已经使用；配置服务器地址，设置地址类型、服务端口、地址，并且通过相应函数将其绑定；服务器通过调用相关函数监听客户端的Socket端口；接收并创建子线程做相应处理。

更进一步，解析浏览器的请求包括：通过接受浏览器发送过来的数据流，由读取函数逐行读取数据，对数据的解析按照HTTP中的格式解析进行，判断请求类型是否为stream视频流类型。