USB摄像头视频采集与QT界面显示解读.docx

1、USB摄像头视频采集与QT界面显示解读USB摄像头视频采集与Qt界面显示一 Qt界面制作1 新建Qt工程启动Qt Creator，新建一个Qt Gui应用。单击File选择New File or Project出现以下界面：选择Qt Gui Application,之后选择好工程与路径名，其他默认，一直到设置Class information（类信息）时，Class name设为Widget, Base name选择QWidget,其他默认。设置好这些后，其他默认，直到工程设置结束。如下图所示：2. 修改ui界面打开Widget.ui，进入可视化设计界面。默认情况中间的主设计区下只有一个Wid

2、get的对象。由于USB摄像头采集到的图像需要显示到一个QLabel的部件上，从右侧的部件列表的“DisplayWidget”中选择“Label”部件拖动到中间；此外，我们需要两个按钮，一个用于启动和终止视频数据的保存，一个用于以后的视频文件的压缩。从右侧的”Buttons”中两次选择”Push Buttion”部件并拖动到Widget中。 从上图可以看出，对象Widget下已经添加了一个label部件，两个push button部件。右上角Object与Class的关系是：Object对应的物体是属于Class对应的类，反映了Qt的继承关系。接下来设置上面四种部件的属性，Widget的属性按

3、照下面图示设置，其中geometry设置为(0,0),650*550说明界面左上角的坐标位于原点，大小为650*550；在window name这一项设置的是你的界面的名字，我设置为USB_YUV_Camera。注：图片未提及的采用默认就行，其他三个部件见图示。这些部件的objectName要特别注意，因为会在后面编写的程序中用到。 (Widget设置图示) （label设置图示1） （label设置图示2） （Push button 1设置图示） （Push button 1设置图示） （Push button 2设置图示） Push button 2设置图示）最后生成的界面：点击Debug

4、会得到Debug文档，里面有你设置的信息。编译运行后，会在建立的工程文件夹下生成很多文件，重要的是widget.ui文件，其他的文件要根据你具体的应用作出相应的修改。Qt界面最终的效果图为：二 USB摄像头视频采集与Qt界面显示源代码分析源码包含:common.h VideoDevice.h widget.h VideoDevice.cpp widget.cpp main.cppcommon.h主要定义了USB采集到的图像的宽度，高度等信息；Videodevice.h定义了VideoDevice类，使它继承于Qt的基类QObject，定义了VideoDevice的构造函数与析构函数，重要的是定

5、义了实现V4L2视频架构的函数；Videodevice.cpp具体实现了Videodevice.h定义的函数，完成了基于V4L2架构的视频采集；widget.h定义了Widget窗口类,使它继承于Qt窗口类QWidget,并定义了YUV到RGB颜色转变的函数；QT界面按钮操作的实现函数，以及视频窗口的刷新时间painEvent函数；widget.cpp实现了widget.h定义的函数。下面介绍各文件的主要代码段：（1）common.h#ifndef COMMON_H#define COMMON_H/ #define IMG_WIDTH 640/定义视频的宽度为640#define IMG_HE

6、IGTH 480/定义视频的高度为480#endif / COMMON_H（2） Videodevice.h#define CLEAR(x) memset(&(x), 0, sizeof(x)/定义CLEAR为内存清零class VideoDevice : public QObject Q_OBJECT /有了这条语句才能使用QT中的signal和slot机制public: VideoDevice(QString dev_name);/构造函数定义，用于初始化 VideoDevice();/析构函数用于释放内存 int get_frame(unsigned char * yuv_buffer_

7、pointer, size_t* len);/获取视频帧 int unget_frame();/释放视频帧，让出缓存空间准备新的视频帧数据private: int open_device();/打开设备 int init_device();/初始化设备 int start_capturing();/启动视频采集 int init_mmap();/内存映射初始化 int stop_capturing();/停止视频采集 int uninit_device();/注销设备 int close_device();/关闭设备 struct buffer void * start;/视频缓冲区的起始地址

8、 size_t length;/缓冲区的长度 ; QString dev_name; int fd;/video0 file buffer* buffers; unsigned int n_buffers; int index;signals: /void display_error(QString);#endif / VIDEODEVICE_H（3）Videodevice.cpp#define FILE_VIDEO /dev/video0VideoDevice:VideoDevice(QString dev_name)/VideoDevice的构造函数进行初始化 this-dev_name

9、= dev_name; this-fd = -1; this-buffers = NULL; this-n_buffers = 0; this-index = -1; if(open_device() = FALSE) close_device(); if(init_device() = FALSE) close_device(); if(start_capturing() = FALSE) stop_capturing(); close_device(); VideoDevice:VideoDevice()/VideoDevice的析构函数 if(stop_capturing() = FAL

10、SE) if(uninit_device() = FALSE) if(close_device() = FALSE) int VideoDevice:init_device()/设备初始化 v4l2_capability cap;/设备能力结构体 v4l2_format fmt;/设置视频像素 v4l2_streamparm setfps;/设置采样率 v4l2_fmtdesc fmtdesc;/查询摄像头支持像素格式 if(ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) = -1) printf(Error opening device %s: unable to quer

11、y device.n,FILE_VIDEO); return FALSE; else printf(driver:tt%sn,cap.driver);/驱动名 printf(card:tt%sn,cap.card);/摄像头信息 printf(bus_info:t%sn,cap.bus_info);/PCI总线信息 printf(version:t%dn,cap.version);/内核版本 printf(capabili ties:t%xn,cap.capabilities); /以上打印信息详见设备能力结构体(struct v4l2_capability) if (cap.capabili

12、ties & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) printf(Device %s: supports capture.n,FILE_VIDEO); if (cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) printf(Device %s: supports streaming.n,FILE_VIDEO); /列举摄像头所支持像素格式 fmtdesc.index=0; fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; printf(Support format:n); while(ioctl(fd,VIDIOC_ENU

13、M_FMT,&fmtdesc)!=-1) printf(t%d.%sn,fmtdesc.index+1,fmtdesc.description); fmtdesc.index+; /set fmt fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;/恒为此项 fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;/视频数据存储类型 fmt.fmt.pix.height = 480; fmt.fmt.pix.width = 640; fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;/隔行扫描 if(

14、ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) = -1) printf(Unable to set formatn); return FALSE; if(ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) = -1) printf(Unable to get formatn); return FALSE; /set fps 具体参考结构体v4l2_captureparm setfps.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*timeperframe字段用于指定想要使用的帧频率，它是一个结构体： numerator 和denominato

15、r所描述的系数给出的是成功的帧之间的时间间隔。 numerator分子，denominator分母。主要表达每次帧之间时间间隔。numerator/denominator秒一帧。*/ setfps.parm.capture.timeperframe.numerator = 1; setfps.parm.capture.timeperframe.denominator = 30;/本摄像头帧频范围5,30帧/秒 if(ioctl(fd, VIDIOC_S_PARM, &setfps) = -1) printf(Unable to set frame raten); return FALSE; e

16、lse printf(set fps OK!n); if(ioctl(fd, VIDIOC_G_PARM, &setfps) = -1) printf(Unable to get frame raten); return FALSE; else printf(get fps OK!n); printf(timeperframe.numerator:t%dn,setfps.parm.capture.timeperframe.numerator); printf(timeperframe.denominator:t%dn,setfps.parm.capture.timeperframe.denom

17、inator); /mmap if(init_mmap() = FALSE ) printf(cannot mmap!n); return FALSE; return TRUE;（4）widget.h namespace Ui class Widget;class Widget : public QWidget Q_OBJECT /上面内容为固定格式public: explicit Widget(QWidget *parent = 0);/explicit可以避免发生隐式类型转换 Widget();private: Ui:Widget *ui; QImage *frame; int rs; u

18、nsigned int len; int convert_yuv_to_rgb_buffer(); void print_quartet(unsigned int i); VideoDevice *vd; FILE * yuvfile; unsigned char rgb_buffer640*480*3; unsigned char * yuv_buffer_pointer; char Y_frame640*480;/存储亮度Y分量 char Cr_frame240*320; /存储蓝色浓度偏移量即U分量 char Cb_frame240*320; /存储红色浓度偏移量即V分量 int wri

19、te420();/视频图像保存为YUV420，也可存储为YUV422private slots:/定义槽 void on_pushButton_start_clicked();/按钮按下对应的处理，不定义成槽，按钮将失效 void paintEvent(QPaintEvent *);/窗口刷新函数;#endif / WIDGET_H（5） widget.cppchar yuvfilename11 = s,a,v,e,0,0,.,y,u,v,0;/视频保存文件的名称Widget:Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui:Widget

20、) ui-setupUi(this); vd = new VideoDevice(tr(/dev/video0);frame = new QImage(rgb_buffer,640,480,QImage:Format_RGB888);void Widget:paintEvent(QPaintEvent *) rs = vd-get_frame(&yuv_buffer_pointer,&len);if(last_state=2 & state = 0) yuvfile = fopen(yuvfilename,wb+); yuvfilename5+; if(state = 1) rs = writ

21、e420(); if(last_state=1 & state=2) fclose(yuvfile);int Widget:write420() int x,y; long int index1 =0; if (yuv_buffer_pointer0 = 0) return -1; for(x=0;x640;x+) for(y=0;y480;y+) Y_frameindex1=yuv_buffer_pointer2*index1; index1+; index1=0; for(x=0;x480;x+,x+) for(y=0;y640;y+,y+) Cb_frameindex1=yuv_buff

22、er_pointer(x*640+y)*2+1; Cr_frameindex1=yuv_buffer_pointer(x*640+y)*2+3; index1+; /YUV422的程序 /* for(x=0;x480;x+) for(y=0;y320;y+) Y_frameindex= yuv_buffer_pointer(x*320+y)*4; Cb_frameindex= yuv_buffer_pointer(x*320+y)*4 + 1; Y_frameindex+1= yuv_buffer_pointer(x*320+y)*4 + 2; Cr_frameindex= yuv_buffe

23、r_pointer (x*320+y)*4 + 3; index+; */ fwrite(Y_frame, 307200, 1, yuvfile); fwrite(Cb_frame,76800, 1, yuvfile); fwrite(Cr_frame,76800, 1, yuvfile); framecnt+; printf(writed frame %ldn,framecnt);int Widget:convert_yuv_to_rgb_buffer() unsigned long in, out = 0; int y0, u, y1, v; int r, g, b; for(in = 0

24、; in 255) r = 255; if(g 255) g = 255; if(b 255) b = 255; if(r 0) r = 0; if(g 0) g = 0; if(b 255) r = 255; if(g 255) g = 255; if(b 255) b = 255; if(r 0) r = 0; if(g 0) g = 0; if(b pushButton_start-setText(stop save); state = 1; break; case 1: ui-pushButton_start-setText(save again); state = 2; break; case 2: ui-pushButton_start-setText(start save); framecnt=0; state = 0; break; default :break; (6) main.cpp#include #include widget.hint main(int argc, char *argv) QApplication a(argc, argv); Widget w; w.show(); return a.exec();三 运行效果点击保存按钮后存放视频的文件，当关闭时自动生成下一个save01.yuv文件已接受下次视频数据，以此类推。