基于硬件编码的智能家居嵌入式图像采集系统的设计与实现林景颖，张永军**510152025303540（北京邮电大学信息光子学与光通信研究院，北京100876）摘要：智能家居应用中，需要对进入家居环境中的事件进行实时的采集监控、分析和反馈，需要针对大量且连续的图像数据流进行实时处理以提取感兴趣的信息。因此在实际应用中，需要数据分析的主控芯片有较强的图像数据处理能力、方便快捷的视频图像获取接口以及良好的和受控设备交互的能力。根据这一实际需求，本论文设计并实现了一种应用于智能家居系统的快速的图像采集、处理系统。本系统采用了ARM11架构的S3C6410芯片作为图像处理主芯片，ADV7183B芯片作为解码芯片，设计并优化了硬件接口电路；利用S36410的硬件编码能力，并通过V4L2API接口调用，实现了信号流从CVBS(CompositeVideoBroadcastSignal)格式到YUV422格式再到JPEG的转变。测试结果表明，本系统使用方便，图像获取清晰度高，实时性优，可靠性强，具有很好的实用性。关键词：嵌入式；图像采集；ARM11；V4L2；JPEG；图像编码中图分类号：TP37DesignandImplementationofEmbeddedImageAcquisitionSystemBasedonHardwareCodingforSmartHomeLinJingying,ZhangYongjun(InstituteofOpticalCommunicationandOptoelectronics,BUPT,Beijing100876)Abstract:InthefieldofSmartHome(SH),theenvironmentinformationneedstobeacquired,monitored,analyzedandfedback.Andmuchimagedatainformationneedtobehandledinrealtime.So,inpractice,themaincontrolchipmusthaveapowerfulcapacityforimagedataprocessingandhaveaconvenientandefficientinterfacetoacquireandanalyzetheimage.Basedonthisactualdemand,thispaperdesignandfulfillarapidimagedataacquisitionandimageprocessingsystemwhichisappliedfortheSHsystem.ThesystemuseS3C6410chipbasedonARM11asthemainimageprocesschip,ADV7183Bchipasthedecodechip.Ourpaperillustratesthedesignandoptimizationofthehardwareinterface.WiththehelpofS3C6410’shardwarecodingability,wecaninvoketheV4L2APItofulfillthesignalflowfromCVBStoYUV422,andthenJPEG.Testresultshowsthatitisconvenienttousethesystemwhichhashighreal-timeperformance,highreliability,andpracticalapplicabilitytoacquireimageswiththehighdefinition.Keywords:EmbeddedSystem;ImageAcquisition;ARM11;V4L2;JPEG;ImageCoding0引言智能家居[1]在“十二五”规划里首次进入国家新兴战略产业的行列之中，并随着国家的推广宣传，越来越被大众所接受。智能家居系统提供全方位的信息交互功能，对外部的输入信息进行采集分析和反馈，其信息采集的方式一般有音频、视频、红外感应等。视频采集系统作为最形象化和信息量最大最准确的采集方式，已成为智能家居系统重要的监控手段[2-4]，因此，智能家居系统对视频信号是否具有强大的处理能力和方便快捷的获取图像接口，对于提高其智能程度具有重要意义。强大的图像数据处理能力可以获得对视频流的即时、准确的分析结果和反馈。工业上广泛采用的摄像头一般为模拟摄像头，在实际应用中，对图像的实时分析处理和存储都需要先对模拟信号进行数字化处理。本论文设计了一款基于嵌入式的图作者简介：林景颖，(1989-)，男，研究生，嵌入式。通信联系人：张永军，(1968-)，男，副教授，嵌入式。yjzhang@bupt.edu.cn-1-AHB总线像处理系统，可以将视频模拟信号进行快速的数模转换，对家居环境实时进行监控，采集、455055存储有用信息并及时做出处理。相比传统图像采集系统，嵌入式图像采集系统具有成本低，灵活性高等特点。本文利用了ARM11架构的S3C6410平台有自带的JPEG硬件编解码模块的特点，来加速JPEG图像的采集和处理，设计并实现了快速的图像获取接口。本系统应用方便，灵活，除了应用于智能家居外，还可以广泛应用于以下场合：拍照应用中，可快速压制RAW格式照片为JPEG格式，从而加快拍照时间。实时远程视频监控应用中，将图像压缩成JPEG格式再传输可节约带宽和存储空间。为嵌入式图像智能识别和机器学习提供了前期准备。1系统架构...