基於Video4linux的視頻採集，用SDL顯示

本程序的開發環境是（我當前的系統）：操作系統：RedHat 9.0 及 CG300的視頻採集卡

Video4linux 簡介
Video4Linux是爲市場現在常見的電視捕獲卡和並口及USB口的攝像頭提供統一的編程接口。同時也提供無線電通信和文字電視廣播解碼和垂直消隱的數據接口。本文主要針對USB攝像頭設備文件/dev/video0，進行視頻圖像採集方面的程序設計。

Video4linux 編程指南
1.視頻編程的流程
（1）打開視頻設備：
（2）讀取設備信息
（3）更改設備當前設置（可以不做）
（4）進行視頻採集，兩種方法:
 a.內存映射
 b.直接從設備讀取
（5）對採集的視頻進行處理（ 本程序沒做，下次再show給大家）
（6）關閉視頻設備

//下面我對這些操作做了個簡單的函數封裝 （o(∩_∩)o...哈哈）
#ifndef _V4L_H
#define _V4L_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <error.h>
#include <assert.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/videodev.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>

/*採集的圖像的最大長和寬*/
#define MAX_WIDTH 400
#define MAX_HEIGHT 300
/*設備文件*/
#define DEFAULT_DEVICE "/dev/video0"


/*自定義數據結構,包含v4l 中用到的數據結構*/
typedef struct v4l_struct
{
    int fd;/*設備號*/
    struct video_capability capability; //包含設備的基本信息（設備名稱、支持的最大最小分辨率、信號源信息等）
    struct video_channel channel[8];//信號源個數
    struct video_picture picture;//設備採集的圖象的各種屬性
    struct video_mmap mmap;//用於mmap
    struct video_mbuf mbuf;//利用mmap進行映射的幀的信息
    unsigned char *buffer ;/*圖像數據存放區*/
    unsigned char *map;/*mmap方式獲取數據時,數據的首地址*/
    int frame_current;
    int frame_using[2]; /*這個幀的狀態0 表示可用,1表示不可用*/
}v4l_device;



/**************************************************************
* 函數名:v4l_open
* 功  能: 打開設備
* 輸  入: dev,vd
* 輸  出: 無
* 返  回:  -1----失敗  0----成功
**************************************************************/
int v4l_open( char *dev, v4l_device *vd )
{
    if( !dev )
    {
        dev=DEFAULT_DEVICE ;
    }
    if( ( vd->fd = open( dev, O_RDWR ) )  < 0 )
    {
        perror( "v4l_open error" );
        return -1;
    }
    return 0;
}

/**************************************************************
* 函數名: v4l_get_capability
* 功  能: 獲取設備屬性
* 輸  入: vd
* 輸  出: 無
* 返  回:  -1----失敗 0----成功
**************************************************************/
int v4l_get_capability( v4l_device *vd )
{
    if( ioctl( vd->fd, VIDIOCGCAP, &( vd->capability ) ) <0 )
    {
        perror( "v4l_get_capability" );
        return -1 ;
    }
    return 0;
}

/***************************************************************
* 函數名:v4l_get_picture
* 功  能:獲取圖片屬性
* 輸  入: vd
* 輸  出: 無
* 返  回:  -1----失敗  0----成功
***************************************************************/
int v4l_get_picture( v4l_device *vd )
{
    if( ioctl( vd->fd,VIDIOCGPICT,&( vd->picture ) ) < 0 )
    {
        return -1;
    }
    return 0;
}

/**************************************************************
* 函數名: v4l_set_picture
* 功  能: 設置圖片屬性
* 輸  入: vd
* 輸  出: 無
* 返  回: -1----失敗 0----成功
**************************************************************/
int v4l_set_picture( v4l_device *vd )
{
    if( ioctl( vd->fd, VIDIOCSPICT, &( vd->picture ) ) < 0 )
    {
        return -1;
    }
    return 0;
}

/*************************************************************
* 函數名:v4l_get_channels
* 功  能:獲取通道信息
* 輸  入: vd
* 輸  出: 無
* 返  回:  -1----失敗 0----成功
*************************************************************/
int v4l_get_channels( v4l_device *vd )
{
    int i;
    for( i=0;i < vd->capability.channels ; i++ )
    {
        vd->channel[i].channel = i;               //確定通道
        if( ioctl( vd->fd , VIDIOCGCHAN, &( vd->channel[i] ) ) <0 )
        {
            perror( "v4l_get_channel" );
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

/*************************************************************
* 函數名: v4l_get_mbuf
* 功  能: 獲取內存映射信息
* 輸  入: vd
* 輸  出: 無
* 返  回:  -1----失敗 0----成功
**************************************************************/
int v4l_get_mbuf( v4l_device *vd )
{
    if( ioctl ( vd->fd,VIDIOCGMBUF,&( vd->mbuf ) ) <0 )
    {
        perror( "get_mbuf:" );
        return -1;
    }
    if ( ( vd->map = ( unsigned char * )mmap( 0, vd->mbuf.size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, vd->fd, 0 ) ) < 0 )
    {
        perror("v4l_mmap_init:mmap");
        return -1;
    }
    return 0 ;
}

/*************************************************************
* 函數名: v4l_init_mbuff
* 功  能: 初始化內存映射信息
* 輸  入: vd
* 輸  出: 無
* 返  回: 0----成功
**************************************************************/
int v4l_init_mbuf(v4l_device *vd)
{
    //vd->mmap.frame = 10 ; //不懂雙幀是怎樣設置的這個frame 該是當前幀的可mbuf 以又沒有設置怎麼確定是雙幀不是單幀還是更多
    vd->mmap.width = MAX_WIDTH;
    vd->mmap.height = MAX_HEIGHT;
    vd->mmap.format = vd->picture.palette;
    vd->frame_current = 0;
    vd->frame_using[0] = 0;
    vd->frame_using[1] = 0;
    return 0;
}

/**************************************************************
* 函數名: v4l_get_address
* 功  能: 獲取數據在圖像的地址
***************************************************************/
unsigned char *v4l_get_address(v4l_device *vd)
{
    return (vd->map + vd->mbuf.offsets[vd->frame_current]);
}

/*************************************************************
* 函數名: v4l_grab_frame
* 功  能: 捕獲幀
**************************************************************/
int v4l_grab_frame(v4l_device *vd, int frame)
{
    if (vd->frame_using[frame])
    {
        fprintf(stderr, "v4l_grab_frame: frame %d is already used./n", frame);
        return -1;
    }
    vd->mmap.frame = frame;
    if ( ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap ) ) < 0 )
    {
        perror( "v4l_grab_frame" );
        return -1;
    }
    vd->frame_using[frame] = 1;
    vd->frame_current = frame;
    return 0;
}

/**************************************************************
* 函數名: v4l_grab_sync
* 功  能:與內存映射捕獲一致
**************************************************************/
int v4l_grab_sync(v4l_device *vd)
{
    if (ioctl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &(vd->frame_current)) < 0)
    {
        perror("v4l_grab_sync");
    }
    vd->frame_using[vd->frame_current] = 0;
    return 0;
}

/***************************************************************
* 函數名: v4l_munmap
* 功  能:停止內存映射
***************************************************************/
int v4l_munmap( v4l_device *vd )
{
    if ( munmap( vd->map, vd->mbuf.size ) < 0 )
    {
        perror( "v4lmunmap:munmap" );
        return -1;
    }
    return 0;
}

/***************************************************************
* 函數名: v4l_close
* 功  能:關閉設備
***************************************************************/
int v4l_close(v4l_device *vd)
{
    close(vd->fd);
    return 0;
}

#endif




//簡單的封裝了關於SDL的相關操作"ScreenSurface.h"
#ifndef SCREEN_SURFACE_H
#define SCREEN_SURFACE_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <SDL/SDL.h>

class ScreenSurface
{
public:
    ScreenSurface();
    bool screen_init(int w, int h, int b = 0, Uint32 f = 0);//初始化
    ~ScreenSurface();
    SDL_Surface* point() const;
    int screen_lock();
    void screen_unlock();
    void screen_quit();
    void screen_set_caption( const char *str );//設置標題
    bool flip( unsigned char * src) ;//顯示
    int startTV();//開始採集
private:
    static int screenNum;
    int width;
    int height;
    int bpp;
    Uint32 flags;
    SDL_Surface* pScreen;
};

#endif

//ScreenSurface.cpp
#include "ScreenSurface.h"
#include "qt_v4l.h"
v4l_device  v4l_dev;
/**************************************************************
* 函數名: v4l_grab_movie
* 功  能:捕獲連續圖像
**************************************************************/
void  v4l_grab_movie()
{
    v4l_grab_frame(&v4l_dev, v4l_dev.frame_current);/*獲取下一 幀*/
    v4l_grab_sync(&v4l_dev);/*等待傳完一 幀*/
    v4l_dev.buffer = v4l_get_address(&v4l_dev);/*得到這一幀的地址*/
    v4l_dev.frame_current = (v4l_dev.frame_current+1)%2; /* 下一幀的frame*/
}

//構造函數。如果創建1個以上的screen surface，則會拋出異常
ScreenSurface::ScreenSurface():width(640), height(480), bpp(32), flags(0)
{
    pScreen = 0;
    v4l_open(DEFAULT_DEVICE, &v4l_dev);/*打開設備*/
    v4l_get_capability(&v4l_dev);
    v4l_get_picture(&v4l_dev);
    v4l_init_mbuf(&v4l_dev);/*初始化設備*/
    v4l_get_mbuf(&v4l_dev);/*內存映射*/
}

bool ScreenSurface::screen_init(int w, int h, int b, Uint32 f)
{
    width = w ;
    height = h ;
    bpp = b ;
    flags = f ;

    if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO) < 0)
    {
        printf("SDL_Init Failed!/n");
        return false;
    }
    //設置圖象模式(寬*高 位數 標誌 SDL_SWSURFACE | SDL_DOUBLEBUF)
    pScreen = SDL_SetVideoMode(width, height, bpp, flags);
    if ( pScreen == 0 )
    {
        printf("Could't set display mode /n");
        SDL_Quit();
        return false;
    }
    SDL_ShowCursor(SDL_DISABLE);
    return true;
}

//析構函數。在對象消亡時，退出SDL系統。
ScreenSurface::~ScreenSurface()
{

}

//返回screen surface中SDL_Surface結構的指針，主要提供給SDL的函數調用
SDL_Surface* ScreenSurface::point() const
{
    return pScreen;
}

int ScreenSurface::screen_lock()
{
    if ( SDL_MUSTLOCK(pScreen))
        return SDL_LockSurface(pScreen);
    return 0;
}
void ScreenSurface::screen_unlock()
{
    if ( SDL_MUSTLOCK(pScreen))
        SDL_UnlockSurface(pScreen);
}

void ScreenSurface::screen_quit()
{
    SDL_Quit();
    v4l_munmap(&v4l_dev) ;
    v4l_close(&v4l_dev);
}

void ScreenSurface::screen_set_caption( const char *str )
{
    SDL_WM_SetCaption( str, 0 );
}

//顯示（彈出flip）screen surface到屏幕上
bool ScreenSurface::flip( unsigned char * src )
{
    if ( screen_lock() < 0)
        return false;
    unsigned char  *dest;
    dest = ( unsigned char * )pScreen->pixels;
    memcpy( dest , src , width * height * 4 );
    screen_unlock();

    if ( SDL_Flip(pScreen) < 0 )
        return false;
    else
        return true;
}

int ScreenSurface::startTV()
{
    bool bFlag = true;
    while(bFlag)
    {
        v4l_grab_movie();
        unsigned char *buf= v4l_dev.buffer;
        if (buf != NULL)
        {
            flip(buf);
        }
        SDL_Event event;
        while(SDL_PollEvent(event))
        {
            if (event.type == SDL_QUIT)
            {
                //bFlag = false;
                screen_quit();
            }
        }
    }
}


//main.cpp
#include "ScreenSurface.h"
void main()
{
    ScreenSurface *m_pScreen;
    m_pScreen = new ScreenSurface( );
    m_pScreen->screen_init(400 , 300 , 32 , SDL_SWSURFACE | SDL_ANYFORMAT);
    m_pScreen->screen_set_caption("DemoTV");
    m_pScreen->startTV();
}

代碼SHOW完了，下面再附點小信息供大家看看，剛玩LINUX不久，有錯誤的地方還請大俠們指出。