否則，返回步驟101 ;
[0058]步驟104:設(shè)置視頻采集的參數(shù)，將videodev的對(duì)象設(shè)置為全局變量，作為兩個(gè)線程的共享資源；
[0059]步驟105:為服務(wù)器端創(chuàng)建兩個(gè)并行的線程，分別為:視頻采集線程和服務(wù)線程。視頻采集線程主要是進(jìn)行視頻采集、視頻壓縮的過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)端服務(wù)線程主要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀發(fā)送和控制命令幀接收的功能。
[0060]視頻采集線程創(chuàng)建完成后，判斷是否退出視頻采集線程，若退出則進(jìn)入步驟106，否則循環(huán)運(yùn)行視頻采集線程；服務(wù)線程創(chuàng)建前，先打開(kāi)socket，將本地IP綁定端口號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)是否有PC客戶(hù)端需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，若有PC客戶(hù)端需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，則建立網(wǎng)絡(luò)連接；服務(wù)線程創(chuàng)建完成后，判斷是否退出服務(wù)線程，若退出則進(jìn)入步驟106，否則循環(huán)運(yùn)行服務(wù)線程；
[0061]如圖4所示，視頻采集線程的創(chuàng)建步驟如下:
[0062]步驟a)捕獲視頻幀數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀是否正在發(fā)送，若是，則循環(huán)等待，否則將線程互斥鎖上鎖；
[0063]步驟b)采用XviD編碼器對(duì)視頻幀數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的數(shù)據(jù)放到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀中，等待發(fā)送。XviD是編碼效率最高、功能強(qiáng)大，并且是免費(fèi)共享的資源，它直接可以在官方網(wǎng)站上下載，在Linux系統(tǒng)中的輸入如下命令:“make ；make install”，然后就可得到動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。
[0064]步驟c)將線程互斥鎖解鎖，變換數(shù)據(jù)幀序列，準(zhǔn)備下一次視頻圖像的采集和壓縮。
[0065]如圖5所示，服務(wù)線程的創(chuàng)建步驟如下:
[0066]步驟i)服務(wù)線程接收PC客戶(hù)端發(fā)送來(lái)的控制命令幀，并且根據(jù)控制命令幀設(shè)置米集參數(shù)；
[0067]步驟ii)查看線程互斥鎖是否上鎖，若已經(jīng)上鎖，則進(jìn)入循環(huán)等待程序；若沒(méi)有上鎖，則將當(dāng)前序號(hào)的數(shù)據(jù)幀上鎖，防止視頻采集線程將壓縮視頻寫(xiě)入正在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀內(nèi)，即設(shè)置framelock [frameout] = I，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀發(fā)送流程；
[0068]步驟iii)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀發(fā)送后，將當(dāng)前序號(hào)的數(shù)據(jù)幀解鎖，即設(shè)置framelock [frameout] = 0，準(zhǔn)備下一幀的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。
[0069]步驟106:判斷是否有其他線程在工作，若有則進(jìn)入等待，否則直接結(jié)束退出；
[0070]如圖6所示，PC客戶(hù)端設(shè)計(jì)包括如下步驟:
[0071]步驟201:建立socket連接，測(cè)試該連接是否能正確傳輸數(shù)據(jù):若數(shù)據(jù)傳輸正常，就先發(fā)送PC客戶(hù)端的控制命令幀，它是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)client_t的實(shí)體。
[0072]步驟202:開(kāi)始讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀，接收壓縮視頻流；
[0073]步驟203:判斷PC客戶(hù)端軟件是否為保存命令，若是保存命令，則將視頻流保存到文件中，執(zhí)行結(jié)束命令，視頻壓縮文件保存到硬盤(pán)后，可以再調(diào)用播放命令，將視頻壓縮文件解碼后用SDL方式播放出來(lái)。若不是保存命令，就進(jìn)入實(shí)時(shí)視頻播放階段，將視頻流放入緩沖區(qū)，并進(jìn)入下一步。視頻文件的保存可以用文件操作函數(shù)fVrite實(shí)現(xiàn)。
[0074]MPEG-4 (這里采用XviD方式)編解碼的過(guò)程與靜態(tài)圖像編解碼不一樣，MPEG-4的編碼是基于前后幀之間的相關(guān)性進(jìn)行壓縮的，那么在解碼的時(shí)候同樣需要前后的參考視頻幀，這樣才能正確的實(shí)現(xiàn)MPEG-4解碼。于是，就在視頻解碼之前設(shè)計(jì)了一個(gè)視頻緩沖區(qū)。該緩沖區(qū)由一個(gè)環(huán)形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)寫(xiě)指針和讀指針?lè)謩e實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)的寫(xiě)入和讀取。
[0075]步驟204:判斷緩沖區(qū)的視頻幀是否可解碼:若是，則采用XviD解碼器進(jìn)行解碼，最后由SDL程序播放實(shí)時(shí)視頻圖像；若否，則返回步驟203繼續(xù)將視頻流放入緩沖區(qū)，直至可以解碼，播放實(shí)時(shí)視頻圖像，最后執(zhí)行結(jié)束命令。如果PC客戶(hù)端一直沒(méi)有結(jié)束命令，那么就會(huì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)接收、解碼、播放的循環(huán)中，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)播放視頻幀的過(guò)程。
[0076]視頻數(shù)據(jù)流的解壓過(guò)程和服務(wù)器端類(lèi)似，采用XviD解碼器實(shí)現(xiàn)。PC客戶(hù)端的程序需要包括XviD.h的文件，具體的靜態(tài)圖像解碼過(guò)程可以參考文件目錄下的XviD_decraw.c文件。實(shí)時(shí)解碼的視頻數(shù)據(jù)流來(lái)自視頻緩沖區(qū)，編寫(xiě)解碼過(guò)程需要和緩沖區(qū)的讀寫(xiě)過(guò)程配入口 ο
[0077]本發(fā)明視頻編解碼采用XviD編解碼器提供的函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)。參考xvid_encraw.c程序，該程序在XviD編碼函數(shù)接口的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了三個(gè)函數(shù)，分別表示編碼初始化、編碼過(guò)程、編碼結(jié)束。參考xvid_decraw.c程序，該程序也在XviD函數(shù)接口的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了三個(gè)函數(shù)，分別表示解碼初始化、解碼過(guò)程、解碼碼結(jié)束。
[0078]本發(fā)明的視頻編解碼的實(shí)現(xiàn)就是基于上述兩個(gè)例子程序編寫(xiě)的編碼和解碼函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。不同點(diǎn)在于:xvid_encraw.c和xvid_decraw.c程序用于編碼、解碼靜態(tài)的圖像文件，編解碼用于動(dòng)態(tài)的視頻流。在服務(wù)器端的視頻采集線程中，主要實(shí)現(xiàn)視頻的編碼過(guò)程。
[0079]將服務(wù)器端和視頻端的程序編寫(xiě)完成后，為了調(diào)用XviD的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或靜態(tài)鏈接庫(kù)，還需要將源碼編譯后，再與XviD的鏈接庫(kù)鏈接生成可執(zhí)行文件?？傊瑢?shí)現(xiàn)XviD的編解碼需要調(diào)用初始化、編解碼過(guò)程、編解碼結(jié)束三個(gè)基本的成員函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0080]如圖7所示，是嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器端的數(shù)據(jù)幀傳輸結(jié)果。如圖8所示，是嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的PC客戶(hù)端的數(shù)據(jù)幀傳輸結(jié)果。服務(wù)器端標(biāo)識(shí)編碼視頻幀和編碼時(shí)間；PC客戶(hù)端標(biāo)識(shí)解碼視頻幀和解碼時(shí)間。本發(fā)明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)視頻采集、視頻編解碼、視頻傳輸和視頻播放、視頻保存的功能，可用于無(wú)線視頻監(jiān)控領(lǐng)域，也可用于其他視頻壓縮技術(shù)和視頻通信技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。
[0081]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括服務(wù)器端設(shè)計(jì)和PC客戶(hù)端設(shè)計(jì)，其特征在于， 所述服務(wù)器端設(shè)計(jì)包括如下步驟: 步驟101:初始化設(shè)備并配置網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的空間和視頻壓縮幀的大??； 步驟102:采用socket編程實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接收和網(wǎng)絡(luò)發(fā)送； 步驟103:基于Video4Linux的API進(jìn)行編程，采用內(nèi)存映射方式采集視頻圖像，并測(cè)試是否正確采集視頻圖像，若是，則進(jìn)入步驟104 ;否則，返回步驟101 ; 步驟104:設(shè)置視頻采集的參數(shù)，將videodev的對(duì)象設(shè)置為全局變量，作為兩個(gè)線程的共孚資源； 步驟105:為服務(wù)器端創(chuàng)建兩個(gè)并行的線程，分別為:用于采集處理的視頻采集線程和用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆?wù)線程；視頻采集線程創(chuàng)建完成后，判斷是否退出視頻采集線程，若退出則進(jìn)入步驟106，否則循環(huán)運(yùn)行視頻采集線程；服務(wù)線程創(chuàng)建前，先打開(kāi)socket，將本地IP綁定端口號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)是否有PC客戶(hù)端需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，若有PC客戶(hù)端需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，則建立網(wǎng)絡(luò)連接；服務(wù)線程創(chuàng)建完成后，判斷是否退出服務(wù)線程，若退出則進(jìn)入步驟106，否則循環(huán)運(yùn)行服務(wù)線程； 步驟106:判斷是否有其他線程在工作，若有則進(jìn)入等待，否則直接結(jié)束退出； 所述PC客戶(hù)端設(shè)計(jì)包括如下步驟: 步驟201:建立socket連接，測(cè)試該連接是否能正確傳輸數(shù)據(jù):若數(shù)據(jù)傳輸正常，就先發(fā)送PC客戶(hù)端的控制命令幀； 步驟202:開(kāi)始讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀，接收壓縮視頻流； 步驟203:判斷PC客戶(hù)端軟件是否為保存命令，若是保存命令，則將視頻流保存到文件中，執(zhí)行結(jié)束命令；若不是保存命令，就進(jìn)入實(shí)時(shí)視頻播放階段，將視頻流放入緩沖區(qū)，并進(jìn)入下一步； 步驟204:判斷緩沖區(qū)的視頻幀是否可解碼:若是，則采用XviD解碼器進(jìn)行解碼，最后由SDL程序播放實(shí)時(shí)視頻圖像；若否，則返回步驟203繼續(xù)將視頻流放入緩沖區(qū)，直至可以解碼，播放實(shí)時(shí)視頻圖像，最后執(zhí)行結(jié)束命令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟105中視頻采集線程的創(chuàng)建步驟如下: 步驟a)捕獲視頻幀數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀是否正在發(fā)送，若是，則循環(huán)等待，否則將線程互斥鎖上鎖； 步驟b)采用XviD編碼器對(duì)視頻幀數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的數(shù)據(jù)放到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀中，等待發(fā)送； 步驟c)將線程互斥鎖解鎖，變換數(shù)據(jù)幀序列，準(zhǔn)備下一次視頻圖像的采集和壓縮。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟105中服務(wù)線程的創(chuàng)建步驟如下: 步驟i)服務(wù)線程接收PC客戶(hù)端發(fā)送來(lái)的控制命令幀，并且根據(jù)控制命令幀設(shè)置采集參數(shù)； 步驟ii)查看線程互斥鎖是否上鎖，若已經(jīng)上鎖，則進(jìn)入循環(huán)等待程序；若沒(méi)有上鎖，則將當(dāng)前序號(hào)的數(shù)據(jù)幀上鎖，即設(shè)置framelocktframeout] = 1，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀發(fā)送流 程; 步驟iii)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀發(fā)送后，將當(dāng)前序號(hào)的數(shù)據(jù)幀解鎖，即設(shè)置framelock[frameout] = O，準(zhǔn)備下一幀的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括服務(wù)器端設(shè)計(jì)和PC客戶(hù)端設(shè)計(jì)；對(duì)于服務(wù)器端設(shè)計(jì)：基于Video4Linux的API進(jìn)行編程，采用內(nèi)存映射方式采集視頻圖像，并為服務(wù)器端創(chuàng)建兩個(gè)并行線程：視頻采集線程和服務(wù)線程。對(duì)于PC客戶(hù)端設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了視頻流緩沖區(qū)暫存，由XviD解碼器解壓視頻流，由SDL程序進(jìn)行實(shí)時(shí)播放。PC客戶(hù)端還具有保存視頻壓縮流的功能，輸入文件播放命令可以播放保存在硬盤(pán)上的視頻流文件。本發(fā)明采用XviD進(jìn)行編解碼，效率高、功能強(qiáng)大，且XviD是免費(fèi)共享的資源，可在官方網(wǎng)站上直接下載使用，有利于降低嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。本發(fā)明可用于無(wú)線視頻監(jiān)控領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】H04N7/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105049806
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510460301
【發(fā)明人】郭潔, 顧燕, 王嫻玨
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日