Qt---Linux平臺Qt5用V4L2讀取攝像頭，實現實時畫面和拍照

平臺：ubuntu14.04

工具：qt5.7_opensource版本

Desktop

 

1. V4L2的介紹：

摘自http://www.cnblogs.com/silence-hust/p/4464291.html

大部分都一樣的流程，多看幾遍再結合代碼就可以看懂的。

 

一、Video for Linux two

　　v4l2爲linux下視頻設備程序提供了一套接口規範。包括一套數據結構和底層V4L2驅動接口。只能在linux下使用。它使程序有發現設備和操作設備的能力。它主要是用一系列的回調函數來實現這些功能。像設置攝像頭的頻率、幀頻、視頻壓縮格式和圖像參數等等。當然也可以用於其他多媒體的開發，如音頻等。

　　在Linux下，所有外設都被看成一種特殊的文件，成爲“設備文件”，可以象訪問普通文件一樣對其進行讀寫。一般來說，採用V4L2驅動的攝像頭設備文是/dev/v4l/video0。爲了通用，可以建立一個到/dev/video0的鏈接。V4L2支持兩種方式來採集圖像：內存映射方式(mmap)和直接讀取方式(read)。V4L2在include/linux/videodev.h文件中定義了一些重要的數據結構，在採集圖像的過程中，就是通過對這些數據的操作來獲得最終的圖像數據。Linux系統V4L2的能力可在Linux內核編譯階段配置，默認情況下都有此開發接口。V4L2從Linux 2.5.x版本的內核中開始出現。

　　V4L2規範中不僅定義了通用API元素(Common API Elements)，圖像的格式(Image Formats)，輸入/輸出方法(Input/Output)，還定義了Linux內核驅動處理視頻信息的一系列接口(Interfaces)，這些接口主要有：

　　視頻採集接口——Video Capture Interface;

　　視頻輸出接口—— Video Output Interface;

　　視頻覆蓋/預覽接口——Video Overlay Interface;

　　視頻輸出覆蓋接口——Video Output Overlay Interface;

　　編解碼接口——Codec Interface。

二、v4l2結構體介紹

1、常用的結構體在內核目錄include/linux/videodev2.h中定義

        struct v4l2_requestbuffers        //申請幀緩衝，對應命令VIDIOC_REQBUFS 
        struct v4l2_capability        //視頻設備的功能，對應命令VIDIOC_QUERYCAP 
        struct v4l2_input        //視頻輸入信息，對應命令VIDIOC_ENUMINPUT
        struct v4l2_standard        //視頻的制式，比如PAL，NTSC，對應命令VIDIOC_ENUMSTD 
        struct v4l2_format        //幀的格式，對應命令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等
        struct v4l2_buffer        //驅動中的一幀圖像緩存，對應命令VIDIOC_QUERYBUF 
        struct v4l2_crop        //視頻信號矩形邊框

        v4l2_std_id        //視頻制式

 

 

常用結構體的內容：

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struct v4l2_capability   {   u8 driver[16]; // 驅動名字   u8 card[32]; // 設備名字   u8 bus_info[32]; // 設備在系統中的位置   u32 version; // 驅動版本號   u32 capabilities; // 設備支持的操作   u32 reserved[4]; // 保留字段   };

　　其中域 capabilities 代表設備支持的操作模式，常見的值有 V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING 表示是一個視頻捕捉設備並且具有數據流控制模式；另外 driver 域需要和 struct video_device 中的 name 匹配。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

struct v4l2_format {      enum v4l2_buf_type type;      union {          struct v4l2_pix_format         pix;     /* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE */          struct v4l2_window             win;     /* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY */          struct v4l2_vbi_format         vbi;     /* V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE */          struct v4l2_sliced_vbi_format  sliced;  /* V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE */          __u8   raw_data[200];                   /* user-defined */      } fmt;  };    enum v4l2_buf_type {      V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE        = 1,      V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT         = 2,      V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY        = 3,      ...      V4L2_BUF_TYPE_PRIVATE              = 0x80,  };      struct v4l2_pix_format {      __u32                   width;      __u32                   height;      __u32                   pixelformat;      enum v4l2_field         field;      __u32                   bytesperline;   /* for padding, zero if unused */      __u32                   sizeimage;      enum v4l2_colorspace    colorspace;      __u32                   priv;           /* private data, depends on pixelformat */  };

　　常見的捕獲模式爲 V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE 即視頻捕捉模式，在此模式下 fmt 聯合體採用域 v4l2_pix_format：其中 width 爲視頻的寬、height 爲視頻的高、pixelformat 爲視頻數據格式（常見的值有 V4L2_PIX_FMT_YUV422P | V4L2_PIX_FMT_RGB565）、bytesperline 爲一行圖像佔用的字節數、sizeimage 則爲圖像佔用的總字節數、colorspace 指定設備的顏色空間。

 

struct v4l2_requestbuffers 與 VIDIOC_REQBUFS ，VIDIOC_REQBUFS 命令通過結構 v4l2_requestbuffers 請求驅動申請一片連續的內存用於緩存視頻信息：

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struct v4l2_requestbuffers {     __u32                   count;     enum v4l2_buf_type      type;     enum v4l2_memory        memory;     __u32                   reserved[2]; }; enum v4l2_memory {     V4L2_MEMORY_MMAP             = 1,     V4L2_MEMORY_USERPTR          = 2,     V4L2_MEMORY_OVERLAY          = 3, };

count 指定根據圖像佔用空間大小申請的緩存區個數，type 爲視頻捕獲模式，memory 爲內存區的使用方式。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

struct v4l2_buffer {     __u32   index;     enum v4l2_buf_type    type;     __u32    bytesused;     __u32    flags;     enum v4l2_field  field;     struct timeval    timestamp;     struct v4l2_timecode   timecode;     __u32     sequence;        /* memory location */     enum v4l2_memory    memory;     union {             __u32   offset;             unsigned long   userptr;     } m;     __u32    length;     __u32    input;     __u32    reserved; };

　　index 爲緩存編號

　　type 爲視頻捕獲模式

　　bytesused 爲緩存已使用空間大小

　　flags 爲緩存當前狀態（常見值有 V4L2_BUF_FLAG_MAPPED | V4L2_BUF_FLAG_QUEUED | V4L2_BUF_FLAG_DONE，分別代表當前緩存已經映射、緩存可以採集數據、緩存可以提取數據）

　　timestamp 爲時間戳

　　sequence爲緩存序號

　　memory 爲緩存使用方式

　　offset 爲當前緩存與內存區起始地址的偏移

　　length 爲緩存大小

　　reserved 一般用於傳遞物理地址值。

　　另外 VIDIOC_QBUF 和 VIDIOC_DQBUF 命令都採用結構 v4l2_buffer 與驅動通信：VIDIOC_QBUF 命令向驅動傳遞應用程序已經處理完的緩存，即將緩存加入空閒可捕獲視頻的隊列，傳遞的主要參數爲 index；VIDIOC_DQBUF 命令向驅動獲取已經存放有視頻數據的緩存，v4l2_buffer 的各個域幾乎都會被更新，但主要的參數也是 index，應用程序會根據 index 確定可用數據的起始地址和範圍。

 

2、常用的IOCTL接口命令也在include/linux/videodev2.h中定義

VIDIOC_REQBUFS //分配內存 
        VIDIOC_QUERYBUF         //把VIDIOC_REQBUFS中分配的數據緩存轉換成物理地址 
        VIDIOC_QUERYCAP        //查詢驅動功能 
        VIDIOC_ENUM_FMT        //獲取當前驅動支持的視頻格式 
        VIDIOC_S_FMT        //設置當前驅動的頻捕獲格式 
        VIDIOC_G_FMT        //讀取當前驅動的頻捕獲格式 
        VIDIOC_TRY_FMT        //驗證當前驅動的顯示格式 
        VIDIOC_CROPCAP        //查詢驅動的修剪能力 
        VIDIOC_S_CROP        //設置視頻信號的矩形邊框 
        VIDIOC_G_CROP        //讀取視頻信號的矩形邊框
        VIDIOC_QBUF        //把數據從緩存中讀取出來 
        VIDIOC_DQBUF        //把數據放回緩存隊列 
        VIDIOC_STREAMON        //開始視頻顯示函數 
        VIDIOC_STREAMOFF        //結束視頻顯示函數 
        VIDIOC_QUERYSTD         //檢查當前視頻設備支持的標準，例如PAL或NTSC。

三、調用v4l2的工作流程

　　打開設備－> 檢查和設置設備屬性－> 設置幀格式－> 設置一種輸入輸出方法（緩衝 區管理）－> 循環獲取數據－> 關閉設備。

2. qt代碼實現

https://download.csdn.net/download/sunny_hu92/10356887