视频处理接口概要设计方案

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1、视频处理接口概要设计基于嵌入式系统的智能安防系统V1.0编写：甘淼日期：2015-08-15检查：胡德昆日期：审核：日期：批准：日期：成都大学计算机学院1、系统概述本系统是基于嵌入式的智能安防分析系统，系统拓扑图如图1所示，接口利用高清监控摄像头获取视频数据，通过视频分析接口分析视频，并将异常发送至终端。视频采集层：本系统对摄像头图像的采集，主要是利用linux内核提供的usb设备的编程框架v4l2。通过v4l2可以简单方便的打开usb和板载摄像头，以及对摄像头属性、格式的设定。视频分析层：本接口自动将传入的各种视频原始数据（YUV420、YUV422）转换成视频分析所需要的视频格

2、式（RGB24），再通过分析RGB24视频流来发现异常（摄像头干扰、物体闯入、陌生人员等）。报警应用层：若系统检测出异常，则使用报警应用层将异常信息推送至报警设备，报警设备可以是电脑端、手机端、平板端以及其它报警设备，报警应用层负责对报警设备的管理或者对报警信息的推送等等。Main管理层：对视频采集模块、视频分析模块以及报警模块做统一管理。通过调用视频采集模块获取视频流，并将视频流传入视频分析接口，若接口返回异常，则调用报警模块。图1系统拓扑图2、系统结构本系统主要分为三层结构，视频采集层、视频分析接口层以及报警层。实现的功能模块有视频采集、视频格式转换、摄像头干扰检测、人脸检测与

3、识别以及物品出入检测。功能结构图如图2所示：图2系统功能结构图系统通过高清摄像头来获取实时监控视频，由于获取的视频帧格式YUV420和YUV422格式，所以系统会先将视频格式转换至视频分析算法需要的RGB24格式，分析接口层负责分析视频信息，如若分析接口分析出异常，则调用报警模块来管理报警设备或者发送报警信息，接收报警信息的设备为远程终端或者本地报警设备。①采集设备：系统暂定为ARM自带的板载摄像头或者外接的USB摄像头，系统可以采集这两种设备视频信息，若要使用其它类别的摄像头，比如网络摄像头等等，则需要重新设计编码采集模块。②采集模块：系统通过调用Linux内核提供的IO通道管理

4、接口V4L2来获取实时视频，因为V4L2管理USB摄像头和板载摄像头采用的是相同的管理方式，所以本系统同时对者两种设备兼容。③格式转换模块：系统获取到的视频为YUV420和YUV422格式，本模块负责将YUV格式的视频转换成RGB格式的视频。④干扰检测模块：通过设计的干扰检测算法来分析实时视频，如若分析出摄像头受到遮挡或者干扰，返回干扰异常。⑤人脸检测模块：通过训练好的人脸模型，来对实时视频帧做遍历检测，若找到人脸，则返回人脸轮廓。⑥人脸识别模块：若人脸检测模块找到人脸轮廓，则本模块负责分割人脸图像，然后与训练好的人脸作比对，返回相应的人名。若人脸检测模块未找到人脸，则本模块不做处

5、理。⑦物品检测模块（待定）：通过相应的物品检测算法来分析实时视频帧，若检测到物品出入，则返回异常，若未检测到物品出入，则返回正常。⑧报警模块：报警模块负责接收相应的报警状态，然后做出相应的报警操作，报警操作主要包括对本地报警设备的管理，和发送报警信息至远程终端。⑨报警设备：报警设备可以是本地设备（蜂鸣器、显示器等），也可以是远程终端（PC机、手机、平板电脑等）。3、模块分析3.1视频采集模块3.1.1模块功能视频采集模块主要通过linux提供的V4L接口来管理摄像头，模块主要功能有摄像头的打开、初始化、帧提取以及关闭摄像头，模块流程如图3所示：图3采集流程V4L利用open函数打开

6、设备文件并获取设备文件标识符，然后通过接口函数ioctl和文件标识符来管理IO通道，达到初始化摄像头的目的。由于申请到的缓存属于内核存储区，所以需要用mmap函数将内核存储区映射到用户存储区。V4L关闭摄像头，就是利用ioctl来关闭视频流，用close函数关闭设备文件，从而达到对关闭摄像头所做的善后处理。3.1.2模块接口函数⑴打开摄像头接口函数：boolopenCam(char*device);函数功能：打开摄像头的设备文件，获取到摄像头的设备ID，成功返回true，失败返回false。函数介绍：1）device：为摄像头设备文件的路径，由接口外部传入接口。2）vfd：获取到的

7、设备文件标识符。3）O_RDWR：以读写方式打开文件。⑵摄像头初始化接口函数：voidcamInit();函数功能：查询摄像头支持的所有格式、设置帧格式、申请帧缓存、将缓存映射到用户存储区、打开视频流。函数介绍：1）intioctl(intfd,intcmd,…);fd：文件标识符cmd：VIDIOC_RECBUFS分配内存VIDIOC_QUERYBUF把VIDIOC_RECBUFS中分配的内存转换成物理地址VIDIOC_ENUM_FMT查询当前驱动支持的视频格式VI