Linux下基于Video4Linux的USB摄像头视频采集实现

Linux下基于Video4Linux的USB摄像头视频采集实现

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兰兰竺竺

Ｌｉｎｕｘ下基于

黄睿邦

Ｖｉｄｅ０４Ｌｉｎｕｘ

的ＵＳＢ摄像头视频采集实现

，

汤荣江

，

李文亮

（广东工业大学计算机学院，广州５１０００６）

摘要：介绍在ＩＪｎｕｘ系统下通过ＵＳＢ摄像头实现视频采集的一种方法。利用Ｖｉｄｅ０４Ｌｉｎｕｘ提

供的数据结构、编程接口，结合ＵＳＢ摄像头驱动，实现了Ｌｉｎｕｘ环境下ＵＳＢ摄像头的视频采集、连续播放的功能。

关键词：Ｖｉｄｅ０４Ｌｉｎｕｘ；摄像头；ＵＳＢ；视频采集

１

Ｖｉｄｅ０４Ｌｉｎｕｘ简介

Ｖｉｄｅ０４１．ｉｎｕｘｒ简Ｖ４Ｌ）是Ｈｎｕｘ中关于视频设备的

的操作上。这个编程接口是这样，驱动可以与内核的其他部分分开建立。并在需要的时候在运行时“插

内核驱动．它为针对视频设备的应用程序编程提供一系列接口函数．这些视频设备包括现今市场上流行ＴＶ卡、视频捕捉卡和ＵＳＢ摄像头等。

对于ＵＳＢ口摄像头．其驱动程序中需要提供基本的Ｉ／０操作接口函数ｏｐｅｎ、ｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅ、ｃｌｏｓｅ的实现。对中断的处理实现．内存映射功能以及对Ｉ／Ｏ通道的控制接口函数ｉｏｃｔｌ的实现等．并把它们定义在

ｓｔｒｕｃｔ

入”。

视频设备也是一种设备文件．所以可以像访问普通文件一样对其进行读写。摄像头设备地址是／ｄｅｖ／

ｖｉｄｅｏＯ。

在系统平台上对ＵＳＢ口摄像头进行驱动．首先把ＵＳＢ控制器驱动模块静态编译进内核．使平台中支持ＵＳＢ接口，再在需要使用摄像头采集时．使用ｉｎｓｍｏｄｅ动态加载其驱动模块．这样摄像头就可正常工作了。

在Ｈｎｕｘ下．ｏｖ５１１芯片是直接支持Ｌｉｎｕｘ．这种芯片的摄像头有网眼Ｖ２０００。笔者使用的是Ｚ—ＳｔａｒＺＣ０３０１芯片的摄像头。需要ｓｐｃａ５ｘｘ的驱动，这是一个通用驱动。笔者下载的是ｇｓｐｃａｖｌ．比ｓｐｃａ５ｘｘ更高一点的版本。

用户可以在命令行输入：ｌｓｕｓｂ：查看所有ＵＳＢ接口的设备参数．接上ＵＳＢ摄像头后．这里就会显示相关信息．摄像头设备的参数信息最后字母为Ｗｅｂ．Ｃａｍ，参数包括生产商、芯片型号及产品型号。安装驱动模块具体步骤如下：

（１）下载ｇｓｐｃａｖｌ一２００７０１１０．ｔａｒ．ｇｚ包，解压。在终端里进入该文件夹运行：ｍａｋｅ；得到ｇｓｐｃａ．ｋｏ驱动模块。

（２）可以通过文件自带的程序，用：ｍａｋｅ加载驱动模块：或通过命令：ｍｏｄｐｒｏｂｅ

ｉｎｓｔａｌｌ；

ｆｉｌｅ

ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ中。这样当应用程序对设备文件

进行诸如ｏｐｅｎ、ｃｌｏｓｅ、ｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅ等系统调用操作时，Ｌｉｎｕｘ内核将通过ｆｉｌｅ．

提供的函数。例如，当应用程序对设备文件执行读操作时．内核将调用ｆｉｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ结构中的ｒｅａｄ函数。

１

加载ＵＳＢ摄像头驱动模块

在Ｌｉｎｕｘ下．所有的外设均被看成是一种特殊文

件进行处理．称之为设备文件。系统调用及各种函数库直接或间接地提供了内核和应用程序之间的接口。

现

代

计

而设备驱动程序则是内核和外设之间的接口。

驱动程序在ＬｉｎＵＸ内核里扮演着特殊的角色．它们是截然不同的“黑盒子”．使硬件的特殊的一部分响应定义好的内部编程接Ｅ１。它们完全隐藏了设备工作的细节。用户的活动通过一套标准化的调用来进行，这些调用与特别的驱动是独立的：设备驱动的角色就是将这些调用映射到作用于实际硬件的和设备相关

收稿日期：２００９—０４—０７

算

机

＾

总

第

三０

ｇｓｐｃａ；加载驱

九期

ｖ

修稿日期：２００９－０６－１１

作者简介：黄睿邦（１９８４一），男，广东东莞人，在读研究生，研究方向为网络监控与决策

ＭＯＤＥＲＮＣＯＭＰＵＴＥＲ

２００９．６

１８２

万方数据

Linux下基于Video4Linux的USB摄像头视频采集实现

兰兰竺！／／

动模块。

加载模块的命令有ｉｎｓｍｏｄ与ｍｏｄｐｒｏｂｅ．其差别于ｍｏｄｐｒｏｂｅ能够处理ｍｏｄｕｌｅ载人的相依问题。比方要载人ａｍｏｄｕｌｅ．但是ａｍｏｄｕｌｅ要求系统先载人ｂｍｏｄｕｌｅ时．直接用ｉｎｓｍｏｄ挂入通常都会出现错误信息．而ｍｏｄｐｒｏｂｅ能够知道先载人ｂｍｏｄｕｌｅ后才载人

ａ

ｍｏｄｕｌｅ．如此相依性就会满足。所以推荐大家使用

ｍｏｄｐｒｏｂｅ命令。

加载模块完毕后。输入：ｌｓｍｏｄｌ

ｇｒｅｐ

ｇｄｐｃａ；就可

以看到有ｇｓｐｃａ模块。再输入：ｌｓ／ｄｅｖ／ｖｉｄｅ００；就可以检测到设备。这样就成功加载了驱动模块。２

程序模块设计

视频图像采集流程图如图１：

图１视频图像采集流程

在“ｎｕｘ系统下视频设备的图像数据采集是基于Ｖｉｄｅ０４Ｌｉｎｕｘ应用编程接Ｅｌ的．通过使用接口提供的有个数据结构定义和函数库．对摄像头进行图像采集。

这里先定义一个描述设备的数据结构．它包含了ｖ４ｌ中定义的所有数据结构．在本文后续部分用到的变量也以此为依据。

ｓｔｒｕｃｔ——ｖ４１．—ｓｔｒｕｃｔ

｛ｉｎｔｆｄ；

８ｔｒｕｃｔ

ｖｉｄｅｏ＿ｃａｐａｂｉｌｉｔｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙ；

ｓｔｍｃｔｖｉｄｅｏ＿ｃｈａｎｎｅｌｃｈａｎｎｅｌ［８］；

ｓｔｒｕｃｔｖｉｄｅｏ＿ｐｉｃ｛ｑｒｅｐｉｃｔｕｒｅ；

ｓｔｒｕｃｔｖｉｄｅｏ＿ｍｍａｐｍｍａｐ；ｓｔｒｕｃｔ

ｖｉｄｅｏ＿ｍｂｕｆｍｂｕｆ；

ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ＋ｍａｐ；

ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ＋ｂｕｆｆｅｒ；，

ｉｎｔ

ｆｒａｍｅ＿ｃｕｒｒｅｎｔ；

万方数据

ｉｎｔ｛ｒａｍｅ—ｕｓｉｎｇ［２］；｝；

ｔｙｐｅｄｅｆｓｔｒｕｅｔ——ｖ４１——ｓｔｒｕｃｔｖ４１＿ｄｅｖｉｃｅ；

ｖ４１＿ｄｅｖｉｃｅｖｄ；

这些数据结构的用途如下：

●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：

●ｖｉｄｅｏＤｉｃｔｕｒｅ包含设备采集图象的各种属性：

亮度、色调、对比度、色度、深度、调色版；

●ｖｉｄｅｏ

ｃｈａｎｎｅｌ包含信号通道的各种属性．例如

信号源的编、名字、类型等；

●ｖｉｄｅｏｍｍａｐ用于内存映射；

●ｖｉｄｅｏｍｂｕｆ利用ｍｍａｐ进行映射的帧信息．包

括帧大小、最多支持帧数、每帧相对基址的偏移；

●Ｍａｐ是ｍｍａｐ方式获取数据时．数据的首地址：

●Ｂｕｆｆｅｒ是图像数据存放区．即帧地址：

●ｆｒａｍｅｃｕｒｒｅｎｔ是保存当前使用的是那一帧：●ｆｒａｍｅ

ｕｓｉｎｇｍ是保存这一帧的状态：０表示可

期用．１表示不可用。

ｉｏｃｔｌ函数大部分驱动除了读写设备的能力．还需要通过设备驱动进行各种硬件控制的能力。大部分设备可进行超出简单的数据传输之外的操作。而ｉｏｃｔｌ函数就是设备驱动程序 …… 此处隐藏：5097字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……