智能手机camera应用的设计与实现

admin管理员组

文章数量:1566993

2024年7月23日发(作者：)

维普资讯

．

软件设计开发・・・・・・　本栏目责任编辑：谢媛媛　

智能手机ｃａｍｅｒａ应甩酌设计与实现　

杨鹏飞１．苗忠良　

（１．东南大学软件学院，江苏南京２１００９６；２．联想研究院上海分院，上海２０１２０３）　

摘要：当前主流的智能手机平台有Ｓｙｍｂｉａｎ＋ＵＩＱ和Ｍｉｃｒｏｓｏ￣Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｍｏｂｉｌｅ，除了以上两种，还有其他一些平台，本文给出了在一　

种开源平台：ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔｏｐｉａ上如何来实现ｃａｍｅｒａ应用。Ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔｏｐｉａ相对其他平台的优势有两个：一个是开源，需要时你可以对源代　

码进行的裁剪和修改；另一个是费用低廉，这对企业提高竞争力也有很大的帮助。　

关键词：Ｌｉｎｕｘ；Ｑｔｏｐｉａ；ｃａｍｅｒａ；智能手机　

中图分类号：ＴＰ３１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－３０４４（２００８）１３—２０６７８－０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃａｍｅｒａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｍａｒｔ　Ｐｈｏｎｅ　

ＹＡＮＧ　Ｐｅｎｇ—ｆｅｉ’，ＭＩＡＯ　Ｚｈ６＠一ｌｉａｎｇ２　

（１．Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１．００９６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｌｅｎｏｖｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，　

ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１　２０３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ　ｓｍａｒｔ　ｐｈｏｎｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍｓ　ａｒｅ　Ｓｙｍｂｉａｎ＋ＵｌＱ　ａｎｄ　Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｍｏｂｉｌｅ，ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｔｗｏ，　

ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｏｍｅ　ｏｔｈｅｒ　ｐｌａｔｆｏｒｍｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ａｎ　ｏｐｅｎ—ｓｏｕｒｃｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ：Ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔｏｐｉａ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｃａｍｅｒａ　ａｐ—　

ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｏｔｈｅｒ，Ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔｏｐｉａ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｈａｓ　ｔｗｏ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ：ｏｎｅ　ｉｓ　ｏｐｅｎ　ｓｏｕｒｃｅ，ｙｏｕ　ｃａｎ　ｃｕｔ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ　

ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｃｏｄｅ　ｏｎ　ｎｅｅｄ．Ｏｔｈｅｒ　ｉｓ　ｌｏｗ—ＣＯＳｔ，ａ　ｇｒｅａｔ　ｈｅｌｐ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｕｘ；Ｑｔｏｐｉａ；ｃａｍｅｒａ；ｓｍａｒｔ　ｐｈｏｎｅ　

１引言　

随着嵌入式系统，视频，音频压缩技术的飞速发展，ｃａｍｅｒａ越来越广泛的应用于嵌入式高端设备中，最常见的如：手机，ＰＤＡ，监　

控统等等．而实现ｃａｍｅｒａ应用与具体的软件架构平台（底层的操作系统和ＧＵＩ系统）相关，当前主流的智能手机平台有Ｓｙｍｂｉａｎ＋ＵＩＱ　

和Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｍｏｂｉｌｅ，除了以上两种，还有其他一些平台，本文给出了在一种开源平台：ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔｏｐｉａ上如何来实现ｃａｍｅｒａ应　

用。　

２概述　

２．１　Ｑｔ／Ｑｔｏｐｉａ平台介绍　

Ｑｌ是一个跨平台的Ｃ＋＋图形用户界面库，由挪威ＴｒｏｌｌＴｅｃｈ公司出品，目前包括Ｑｔ、基于ＦｒａｍｅＢｕｆｆｅｒ的Ｑｔｏｐｉａ　Ｃｏｒｅ、快速开发　

Ｔ具Ｑｔ　Ｄｅｓｉｇｎｅｒ和国际化工具Ｑｔ　Ｌｉｎｇｕｉｓｔ等部分。Ｑｔ支持所有的ＵＮＩＸ系统，当然也包括Ｌｉｎｕｘ系统，还支持ＷｉｎＮＴ／Ｗｉｎ２ｋ、Ｗｉｎ—　

ｄｏｗｓ　９５／９８平台。基本上Ｑｌ同Ｘ－Ｗｉｎｄｏｗ上的Ｍｏｔｉｆ、Ｏｐｅｎｗｉｎ、ＧＴＫ等图形界面库和Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上的ＭＦＣ、ＯＷＬ、ＶＣＬ、ＡＴＬ是同　

类型的。Ｑｔｏｐｉａ是Ｔｒｏｌｈｅｃｈ公司为采用嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统得电子设备开发的应用平台，它是基于Ｑｔ的。Ｑｔｏｐｉａ平台系统简要的　

架构图如图１所示。　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

Ｑｔｏｐｉａ　

Ｆｒａｌｌｌ￣Ｂｕｆｆｅｒ　

Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　

Ｄｅｖｉｃｅ　Ｈａｒｄｗａｒｅ　

图１　Ｑｔｏｐｉａ２．１平台架构　

Ｑｔｏｐｉａ的优　￣：Ｑｔ／Ｑｔｏｐｉａ虽然是商业公司的产品，但有开源版本，全部都是开放源代码，非商业用途亦采用ＧＰＬ的版权宣告．　

著名的Ｏｐｅｎ　Ｓｏｕｒｃｅ”ＫＤＥ”项目便是采用Ｑｔ开发的，Ｑｔｏｐｉａ　ｃｏｒｅ（ｑｔｅ）￣．　跨平台的特点，省掉了不少移植软件的功夫，这样的概念和　

Ｊａｖａ虚拟机很类似。同时它还采用模块化设计，其最大的好处是有弹性，ＱｆｆＥｍｂｅｄｄｅｄ号称最小，可以缩到８００　ＫＢ左右，最多可以长　

收稿日期：２００８—０３—２０　

作者简介：杨鹏飞，男，江苏盐城人，硕士研究生，研究方向为软件工程；苗忠良，研究员，研究方向为计算机网络，移动通信协议．宽带无　

线技术等。　

６７８　电脑知识与技术　

维普资讯

本栏目责任编辑：谢媛媛　・・・・・・软件设计开发・　

到３　ＭＢ（ｆｏｒ　Ｉｎｔｅｌ　ｘ８６），这样的弹性也让Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ更适合在嵌入式环境下生存。　

Ｑｔｏｐｉａ的缺点是：ＱｔＥ的底层图形引擎只能采用ＦｒａｍｅＢｕｆｆｅｒ，这就注定了它是针对高端嵌入式图形领域的应用而设计的。由于　

该库的代码追求面面俱到，以增加它对多种硬件设备的支持，造成了底层代码比较凌乱，各种补丁较多的问题。０１’Ｅ的结构也过于　

复杂和臃肿，很难进行底层的扩充，定制和移植　，　

２．２流媒体插件ＧＳｔｒｅａｍｅｒ的介绍　

ＧＳｔｒｅａｍｅｒ它的基本设计思想来自于俄勒冈（Ｏｒｅｇｏｎ）研究生学院有关视频管道的创意，同时也借鉴了ＤｉｒｅｃｔＳｈ０ｗ的设计思想。　

ＧＳｔｒｅａｍｅｒ的程序开发框架使得编写任意类型的流媒体应用程序成为了可能。在编写处理音频、视频或者两倍皆有的应用程序时，　

ＧＳｔｒｅａｍｅｒ可以让你的工作变得简单。ＧＳｔｒｅａｍｅｒ并不受限于音频和视频处理，它能够处理任意类型的数据流。管道设计的方法对于　

实际应用的滤波器几乎没有负荷，它甚至可以用来设计出对延时有很高要求的高端音频应用程序。　

３　ｃａｍｅｒａ的整体设计　

ｃａｍｅｒａ的整体设计图如下　

图２　ｃａｍｅｒａ整体设计架构图　

最底层是硬件传感器（ｓｅｎｓ０ｒ）和驱动（Ｄｒｉｖｅ），驱动的封装形式是Ｖ４Ｌ２，然后是ｃａｍｅｒａ的流媒体引擎（ＩＰＰ，ＧＳｔｒｅａｍｅｒ，Ｌｉｂ），ＩＰＰ全　

称是Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｐｒｉｍｉｔｉｖｅｓ，是一个集成了支持多核心、为多媒体和数据处理高度优化的软件包，包括视频编码／解码、音　

频编码／解码、图像色彩转换、数据压缩、信号处理、图像处理、ＪＰＥＧ编码／解码、语音识别、语音编码／解码、矩阵数学和密码术等等．流　

媒体引擎位于ｃａｐｔｕｒｅ设备驱动程序和应用程序之间，实现对音视频编解码器、图像编码器的封装，实现ｃａｐｔｕｒｅ设备的操作及基本　

功能（预览、拍照、录像等）。引擎实现的功能如下：　

（１）对ｃａｐｔｕｒｅ设备的读控制进行封装和统一管理；　

（２）实现ｃａｍｅｒａ引擎，支持一定格式的视频编码与音频编码，图像编码共三类格式的应用操作。　

需要指出的是如果就ｃａｍｅｒａ一个应用来说，可以不用流媒体引擎这一层，也就是ｃａｍｅｒａ上层ＧＵＩ程序直接调用ｄｒｉｖｅｒ来实现　

ｃａｍｅｒａ相应的功能，但是这样做的结果是上层的ＧＵＩ代码复用性较差，这是因为ｃａｍｅｒａ拍照以及摄像有３ＧＰ，ｉＰＥＧ，ＭＰＥＧ４等多　

种多媒体类型格式，这也就意味着要使用许多工具来处理这些不同的内容。ＧＳｔｒｅａｍｅｒ可以通过将所有不同的工具和库隐藏到它的　

插件中，以及使用媒体管道这个一般性概念，以一种统一的方式表示对不同类型媒体进行操作，这就意味着当ｃａｍｅｒａ硬件变动以　

及增加一些多媒体类型格式的时候，上层的应用界面及控制无需做太大的变动。　

４　ＵＩ以及调用逻辑设计　

合理的，人性化的界面设计会带给用户良好的交互体验，所以Ｃａｍｅｒａ的ＵＩ设计也是整个应用的重要一环。Ｃａｍｅｒａ按功能来　

划分，可以划分为以下几点：　

（１）ｃａｍｅｒａ应用接口模块，主要功能：相当于主控程序；　

（２）拍照相关模块，主要功能：完成有关拍照的功能；　

（３）摄像相关模块，主要功能：完成有关摄像的功能；　

（４）选项相关模块，主要功能：照片属性设定功能；　

（５）省电模块，主要功能：待Ｊ０￣（ｓｔａｎｄｂｙ）功能。　

ＵＩ相关主要模块的说明：　

（１）拍照预览　

Ｃａｍｅｒａ模块启动后，首先进入拍照预览界面。按０ｋ键实现拍照，然后应用再次回到拍照预览模式。　

（２）拍照设置　

在拍照预览模块，可以通过左软键进入选项菜单进行拍照设置，或者通过左右键实现拍照模式切换，通过上下键实现变焦切　

换。　

（３）摄像预览　

在拍照预览模块下，通过选项菜单可以进入摄像预览模块，按０ｋ键开始摄像。在摄像模式下，可以执行停止操作，执行停止操　

作后，应用回到摄像预览模式。　

（４）视频回放　　・

在摄像预览模式下，进入选项菜单，可以通过“查看视频”，进入视频回放模式，显示首帧，可以按键操作进行回放，可以执行暂　

停、停止等操作，执行停止操作后回到选择视频文件的界面。　

６７９　

维普资讯

软件设计开发。ｔ　・　本栏目责任编辑：谢媛媛　

ＵＩ整体设计图如下　

图３　ＵＩ逻辑图　

主要的结构与类设计如下（设计语言：Ｑｔｏｐｉａ２．１）：　

（１）ｃａｍｅｒａ的状态可以分为以下几种：拍照预览状态，摄像预览状态，照片回放状态，照片删除状态，视频回放状态。用枚举类型　

表示如下：　

ｔｙｐｅｄｅｆ　ｅｎｕｍ　

ｆ　

ＰＨ０Ｔ０ＰＲＥＶＩＥＷＳＴＡＴＥ．　

ＶＩＤＥ０ＰＲＥＶＩＥＷＳＴＡＴＥ．　

ＰＨ０Ｔ０ＲＥＶＩＥＷＳＴＡＴＥ．　

ＰＨ０Ｔ０ＤＥＬＥＴＥ．　

ＶＩＤＥ０ＤＥＬＥＴＥ．　

ＶＩＤＥ０ＲＥＶＩＥＷＳＴＡＴＥ　

｝ＣａｍｅｒａＳｔａｔｅ；　

（２）ｃａｍｅｒａ的选项菜单的状态可以分为以下几种：拍照主菜单状态，摄相主菜单状态，相片回放设置状态，拍照质量设置状态，　

分辨率设置状态，拍照模式设置状态，拍照亮度设置状态，拍照特效设置状态，拍照音设置状态，视频回放设置状态，照片或视频删　

除状态，内屏状态。用枚举类型表示如下：　

ｔｙｐｅｄｅｆ　ｅｎｕｍ　

｛　

ＰＨ０Ｔ００Ｐ１１０Ｎ．　

ＶＩＤＥ００ＰＴ１０Ｎ．　

ＰＨ０Ｔ０ＲＥＶＩＥＷ．　

ＰＨ０Ｔ０ＱＵＡＬＩＴＹ，　

ＰＨ０Ｔ０ＳＩＺＥ．　

ＰＨ０Ｔ０Ｍ０ＤＥ．　

ＰＨ０Ｔ０ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ　

ＰＨ０ＴＯＥＦＦＥＣＴ　

Ｓ０ＵＮＤ　

ＶＩＤＥ０ＲＥＶＩＥＷ　

ＤＥＬＥＴＥ　

ＩＮＴＥＲＮＡＬＳＣＲＥＥＮ　

｝ＣａｍｅｒａＯｐｔｉｏｎＳｔａｔｅ；　

（３）ＣａｍｅｒａＭａｉｎＷｉｎｄｏｗ－ｃａｍｅｒａ类：主界面和主控制类，完成其他所有界面的初始化，以及主要的控制逻辑。根据不同的Ｃａｍ—　

ｅｒａＳｔａｔｅ显示不同的界面　

（４）Ｃａｍｅｒａ０ｐｔｉｏｎ类：选项菜单类，包含所有的选项菜单。　

ＣａｍｅｒａＯｐｔｉｏｎ类根据不同的Ｃａｍｅｒａ０ｐｔｉｏｎＳｔａｔｅ显示不同的选项菜单　

内容。　

（下转第６８３页）　

６８０嘞电脑知识与技术　

维普资讯

本栏目贲任编辑：谢媛媛　

Ｕ属于多个子集时的权限互斥问题Ｉ圳　

软件设计开发・　

４系统实现　

４．１权限控制中的数据库表设计　

对于电子税务信息系统的权限访问控制，需要建立用户、部门、岗位、用户角色之间的关系表（ＵｓｅｒＩｄ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔＩｄ，Ｐｏｓｉｔｉｏｎｌｄ，　

Ｒｏｌｅｌｄ），建立ＲＤＰＵ、对象、权限三者之间的关系表（ＲＤＰＵ，Ｏｂｊｅｃｔｌｄ，ＰｅｒｍｉｓｓｉｏｎＶａｌｕｅ），以及对象、状态之间的关系表（ＯｂｊｅｃｔＩｄ．　

ＳｔａｔｅＩｄ），通过这样的三张表即可将电子税务信息系统中的权限描述信息存储表示。　

对于ＲＤＰＵ字段，可以通过Ｕｓｅｒｌｄ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔＩｄ，Ｐｏｓｉｔｉｏｎｌｄ，ＲｏｌｅＩｄ字段相互连接的方式组成，当连接字串中的某个连接位是　

“０”，则表明该层次位置没有参与到权限控制中，例如，可以将用户、部门、岗位、用户角色之间的关系表的四元记录（２１，５４，２０，８），　

根据权限的分配要求，形成ＲＤＰＵ、对象、权限三者之间的关系表的三元记录（２１—５４—２０—８，２０１，ｌ１０），根据ＲＤＰＵ模型的权限验证　

原则，则２１用户对２０１对象有ｌ１０权限值，如果形成（０—０—０—８，２０１，ｌ１０）三元记录。则角色值为８的用户对２０１对象有ｌ１０权限　

值。然后再结合对象的状态，可以得到一个灵活、安全的电子税务信息系统的控制权限。　

４．２数据加密　

为了保证权限管理的安全性，需要对数据进行加密，其中最主要是对用户的口令进行加密，其原理是：用户的口令经过加密存　

放在数据库，当需要验证用户的口令时，将用户输入的口令进行加密并与数据库的加密数据进行比较。如果相符则说明口令正确。　

为了安全考虑，密码的加密使用了不可逆算法，加密过程中使用了系统名称，操作员代码，操作员密码等参数，防止有人利用漏　

洞对密码进行猜测。　

４．３权限判定的具体实现　

通过建立判定函数ｐｕｂｌｉｃ　ｉｎｔ　Ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ（ｓｔｒｉｎｇ　ＲＤＰＵ，ｉｎｔ　ｏｂｊｅｃｔＩｄ，ｉｎｔ　ＳｔａｔｅＶａｌｕｅ），用户登录系统后，其相关信息便可以全部从数　

据库中得到。用户对于功能模块的访问，根据用户所具有的角色，功能模块ＩＤ值，以及用户的状态值，由判定函数Ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ得到其　

需要访问的系统功能模块的权限值；用户在对电子税务信息系统访问时，将用户ＲＤＵＰ值，数据对象的ＩＤ值，以及数据对象的状态　

值传给判定函数。得到其可以访问数据对象的权限值。　

５结束语　．　

权限管理和访问控制是的一个重要组成部分。本文提出的基于ＲＤ＇ＵＰ的四层次模型。使得电子税务信息系统既可以通过设置　

角色和部门来实现粗粒度的权限设置，也可以根据岗位和用户来实现细粒度的权限设置。权限设置中的Ｒ、Ｄ、Ｕ、Ｐ之间的关系互斥　

问题通过设置它们的优先级别得到解决。　

参考文献：　

［１】姚国章，王秀明．电子税务：互联网提升税收征管［Ｊ】．审计与经济研究，２００３，１８（２）：４６—５０．　

［２】王峰．电子税务网络安全解决方案［Ｊ］．信息安全与通信保密，２００４（１０）：３１—３２．　

［３】宋维平，曾一，涂争光．ＢＳ模式下ＯＡ系统的权限控制设计与实现［Ｊ】．计算机工程与应用，２００４，４０（３５）：１９９－２０１．　

［４１胡和平，邹松．角色互斥在角色访问控制系统中的应用［Ｊ】．计算机工程，２００２，２８（４）：１２４—１２６．　

（上接第６８０页）　

（５）ＶｉｄｅｏＣａｐｔｕｒｅＷｉｄｇｅｔ类：对底层驱动和引擎调用的封装。　

５结束语　

为了提高整个应用的可扩展性，代码可重用性，在整体设计时，加入了一个用ＧＳｔｒｅａｍｅｒ实现的ｃａｍｅｒａ引擎，通过ＧＳｔｒｅａｍｅｒ的　

运用，大大提高了上层应用代码的可重用率，以后当需要增加另一个新的媒体类型时，代码改动相对比较小。ＧＵＩ类设计简洁、合理，　

主要的类只有三个，并没有一个界面对应一个类，而是把ｃａｍｅｒａ分成很多状态，根据ｃａｍｅｒａ的每个状态，显示不同的内容。　

参考文献：　

【１】倪继利．Ｑｔ及Ｌｉｎｕｘ操作系统窗口设计［Ｍ】．电子工业出版，２００６．　

『２１宋宝华．Ｌｉｎｕｘ设备驱动开发详解［Ｍ】．人民邮电出版社，２００８．　ｔ　

『３１　Ｆｒａｎｋ　Ｂｕｓｃｈｍａｎｎ．面向模式的软件体系结构［Ｍ】．机械工业出版社，２００５．　

［４】ＧＳｔｒｅａｍｅｒ中国．ＧＳｔｒｅａｍｅｒ应用程序开发手册［ＥＢ／ＯＬ］．［２００８－０３—１０】．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｓｔｒｅａｍｅｒ．ｃｎ／ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ１．　

［５】ＧＳｔｒｅａｍｅｒ中国．ＧＳｔｒｅａｍｅｒ插件开发指南［ＥＢ／ＯＬ］．［２００８—０３—１０】．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｓｔｒｅａｍｅｒ．ｃｎ／ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ１．　

［６】Ｔｒｏｌｈｅｃｈ　Ｃｏ．Ｑｔｏｐｉａ２．１　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ［ＥＢ／ＯＬ］．［２００８－０３－１０１．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｃ．ｔｍｌｈｅｃｈ．ｃｏｍ／ｑｔｏｐｉａ２．１／ｈｔｍｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ１．　

本文标签： 状态权限设计用户应用