基于Qt的视频监控设计.docVIP

嵌入式系统 081200B301a 基于Qt的视频监控设计 一、应用需求分析 近年来，智能安防工作越来越受到重视，而视频监控作为安防的一种重要手段，其实现技术也迅速发展起来，简单高效的视频监控系统的需求进一步扩大。本系统设计实现一个基于mini2440的视频监控系统，包括摄像头视频采集、视频编码储存、基于Qt友好的操作界面等。其工作流程如图1.1所示: 图1.1 视频监控系统工作图 本监控系统实现的功能有一下几个方面: 摄像头视频的实时采集及显示、视频播放暂停与恢复 友好简单的操作界面 基于H264或MPEG的视频编码储存 基于现实安防的需要，本监控系统需要实现以下几个技术指标: 实时视频的采集与显示，至少需要达到每秒15帧 快速的视频编码过程 快速的系统响应，友好的操作界面 很低的编码出错率，系统良好的鲁棒性 二、应用系统总体结构设计描述 2.1硬件平台介绍 核心板Mini2440: Mini2440 是一款真正低价实用的ARM9 开发板，是目前国内性价比最高的一款学习板；它采用Samsung S3C2440 为微处理器，并采用专业稳定的CPU 内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。 图 2.1 mini2440实物图 摄像头:采用罗技USB摄像头 2.2 软件开发环境 跨平台Qt开源库: Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架，支持windows，Linux，MAC OS。利用Qt 的开发环境 Qt Creator可方便进行Linux下的UI应用程序开发。 FFmpeg: ffmpeg 是一个开源免费跨平台的视频和音频流方案，属于自由软件，采用LGPL或GPL许可证（依据你选择的组件）。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。它包含了非常先进的音频/视频编解码库libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，这里我们采用H264编码。 SDL：SDL（Simple DirectMedia Layer）是一个自由的跨平台的多媒体开发包，适用于 游戏、游戏SDK、演示软件、模拟器、MPEG播放器和其他应用软件。SDL内置了调用OpenGL的函数。通过使用SDL_image、SDL_ttf、SDL_mixer、SDL_net等外部扩展库，可以轻松实现JPG、PNG、TIFF图像的加载使用，TrueType字体的使用，MP3文件的使用、网络相关的使用等。 2.3 监控系统的框架图 图 2.2 监控系统框架图 三、系统实现 3.1 V4L2接口采集摄像头数据 V4L2 较V4L有较大的改动，并已成为2.6 的标准接口，函盖video/dvb/FM... ，多数驱动都在向V4l2 迁移。V4L2 采用流水线的方式，操作更简单直观，基本遵循打开视频设备、设置格式、处理数据、关闭设备，更多的具体操作通过ioctl 函数来实现。本次设计采用V4L2接口获取摄像头数据，获取的分辨力为320*240。其主要实现步骤如下： （1）打开文件：调用Open()函数打开设备文件，同时设置相应的设备属性，并返回设备文件的句柄。 （2）获取设备属性：调用ioctl()函数获取摄像头设备文件的相关参数，包括摄像头的名称、分辨力等相关属性 （3）设置格式及分辨力：调用ioctl()函数设置视频格式（常见的有RGB、YUV422及MJPEG等）及摄像头的拍摄分辨力（包括宽、高等） （4）申请缓存：设置申请缓存的类型及申请缓存的个数等 （5）缓存出对列：对申请成功的缓存进行队列操作，获取缓存的长度信息及并使用mmap()函数将内存地址映射到用户分配的地址空间中。 （6）缓存入队列：对每个申请的缓存进行入队操作，并使用ioctl()函数开始进行视频获取开始操作 （7）获取数据：循环等待摄像头数据，但摄像头数据可用时，进行出队列操作。此时其index所对应的mmap()映射的内存地址中就包含了摄像头数据，并调用SDL接口进行显示（SDL内容见2.3章节）。跳到7，继续获取摄像头数据。 （8）关闭摄像头： 调用close()函数关闭摄像头设备文件。 本次设计采用摄像头的采集分辨力为320*240，数据格式为YUV422格式，摄像头数据获取的流程图如3-1所示： 3.2 SDL接口显示视频数据 SDL（Simple DirectMedia Layer）是一个自由的跨平台的多媒体开发包，适用于 游 戏、游戏SDK、演示软件、模拟器、MPEG播放器和其他应用软件。SDL内置了调用OpenGL的函数。通过使用SDL_image、SDL_ttf、SDL_mixer、SDL_net等外部扩展库，可以轻松实现JPG、PNG、TIFF图像的加载使用，TrueType字体的使用，MP3文件的使用、网络相关