H.264嵌入式视频监控系统项目指导

转载请注明来自：http://blog.csdn.net/ayangke 杨锞 QQ:843308498

快要找工作了，想将以前做的项目复习一下，同时给想做这个项目的童鞋一些指导。

硬件：MINI2440                      软件：Linux-2.6.32

一、H.264介绍

       H.264是一种视频压缩编码标准。该标准能够在较低带宽（2M以内）情况下提供高质量的图像传输。据数据分析，在同等画质下，H.264比上一代编码标准MPEG2平均节约64%的传输码流，而比MPEG4要平均节约39%的传输码流。

二、H.264视频监控系统架构

       架构图如下

注意，摄像头最好采用网眼2000这款老摄像头，这款摄像头已经停产，很难找。我买了一个最新款的摄像头，最终由于采集的图像包数据过大，无法用UDP传输导致失败，因为UDP一次最多传送2K以内的包，否则会造成丢包，导致客户端收到数据显示为一片绿色。

三、视频数据采集接口V4L2

首先我们要解决的第一个问题当然是如何采集到摄像头的数据。要操作摄像头就要和摄像头驱动打交道，幸运的是现在的Linux内核已经集成了大多数的摄像头驱动。所以这点不需要我们关心，如果Linux内核没有集成就只有自己移植咯。

V4L2全称Video for Linux two,它是Linux提供的一套标准的API，应用程序通过一套API来调用音视频设备驱动操作音视频设备。这一套API屏蔽了音视频的硬件细节，提供了一个通用接口给应用程序。V4L2具体在Linux上以IOCTL系统调用提供给用户，通过IOTCL写入不同的命令实现音视频设备的不同操作。

具体操作流程如下：

首先打开视频设备，然后获取设备和图像的信息，如最大最小分辨率等，然后获得摄像头存储缓冲区的信息并且进行内存映射，再然后对摄像头进行一些必要的设置，如获取一帧图像的大小，图像的格式（RGB、YUV等等），然后启动采集。下面是一些常用的V4L2命令：

1 VIDIOC_REQBUFS：分配内存

2 VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址

3 VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能

4 VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式

5 VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式

6 VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式

7 VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式

8 VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力

9 VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框

10 VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框

11 VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来

12 VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列

13 VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数

14 VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数

15 VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。

具体操作参考这篇文章：http://blog.csdn.net/seven407/article/details/6401792#comments

四、H.264编码库的操作

       通过V4L2接口我们采集到了一帧一帧的视频数据，然后我们的第二个问题是如何将内存中的帧数据进行H.264标准压缩了。H.264是一套标准，有很多组织对其进行的代码编写和实现，我用的是T264编码库，它是国内视频编码自由组织合力开发的。它遵循H.264视频编码标准，并吸收了JM,X264和Xvid三个源码的优点。在Linux下完成压缩编码。大家可以去下载T264的源码，然后进行编译，然后在T264/avr文件夹下会生成一些列*.obj文件，应用程序可以直接使用这些目标文件提供的功能函数对YUV格式视频进行编码。其流程如下图所示

       首先init_param函数读取配置文件的一些编码配置信息，包括图像帧大小，1帧间距，参考帧数目等。T264的源码库中有配置参考文件enconfig.txt,一般需要改变的参数只有是图像帧大小的配置。然后t264_open调用init_param读取的配置信息读264编码器进行初始化。再然后调用T264_malloc为编码器分配空间用于存储编码后的帧数据。最后再调用T264_encode开始编码，该函数的参数包括上一部分V4L2操作中为视频数据映射的内存地址，且该函数会返回编码后一帧数据大小。这样视频数据就被压缩放到为T264分配的内存空间中了。当不需要编码的时候调用T264_close关闭编码器。

五、基于UDP方式的视频实时传输

       当我们得到H.264编码标准压缩好的数据的时候我们需要发送到windows客户端，那下面一个问题便是如何与windows通信和传输视频数据。如何接触到网络编程应该都知道如何通过socket方式进行UDP数据传送。注意如果压缩后的数据包过大便无法通过UDP传输了，因为windows应用程序我没时间去写，是采用别人现成的，所以无奈只有用UDP方式了，如果你能写windows应用程序可以考虑采用TCP方式，然后摄像头就不局限于网眼2000了。下面是UDP传输方式流程:

UDP我就不多废话了，学过网络编程的都知道。

六、程序主流程图

七、结语

       之所以去做这个项目是因为听了国嵌的项目视频，听了视频也没理出个思路来，后来查阅了很多资料才知道了大体思路。后来我查到一篇文章是桂林电子科大的硕士论文，将这个项目讲的很详细，也测试很多数据，同时说了windows应用程序的编写。我想这个项目的作者应该是来自此人吧，国嵌给的windows应用程序和文章上贴图的一样，没给源码，且还有BUG也没修复，后来我将此文章往国嵌的交流群一上传便被踢出了。不管这么多了，反正跟我无关。我给大家提供下载：http://download.csdn.net/detail/ayangke/3969255

       此文只给了大体上的实现思路，具体实现还有童鞋们多查阅资料和多写代码啊！有问题可以联系我：qq:843308498。