Qt---Linux平台Qt5用V4L2读取摄像头，实现实时画面和拍照

平台：ubuntu14.04

工具：qt5.7_opensource版本

Desktop

1. V4L2的介绍：

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

大部分都一样的流程，多看几遍再结合代码就可以看懂的。

一、Video for Linux two

　　v4l2为linux下视频设备程序提供了一套接口规范。包括一套数据结构和底层V4L2驱动接口。只能在linux下使用。它使程序有发现设备和操作设备的能力。它主要是用一系列的回调函数来实现这些功能。像设置摄像头的频率、帧频、视频压缩格式和图像参数等等。当然也可以用于其他多媒体的开发，如音频等。

　　在Linux下，所有外设都被看成一种特殊的文件，成为“设备文件”，可以象访问普通文件一样对其进行读写。一般来说，采用V4L2驱动的摄像头设备文是/dev/v4l/video0。为了通用，可以建立一个到/dev/video0的链接。V4L2支持两种方式来采集图像：内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)。V4L2在include/linux/videodev.h文件中定义了一些重要的数据结构，在采集图像的过程中，就是通过对这些数据的操作来获得最终的图像数据。Linux系统V4L2的能力可在Linux内核编译阶段配置，默认情况下都有此开发接口。V4L2从Linux 2.5.x版本的内核中开始出现。

　　V4L2规范中不仅定义了通用API元素(Common API Elements)，图像的格式(Image Formats)，输入/输出方法(Input/Output)，还定义了Linux内核驱动处理视频信息的一系列接口(Interfaces)，这些接口主要有：

　　视频采集接口——Video Capture Interface;

　　视频输出接口—— Video Output Interface;

　　视频覆盖/预览接口——Video Overlay Interface;

　　视频输出覆盖接口——Video Output Overlay Interface;

　　编解码接口——Codec Interface。

二、v4l2结构体介绍

1、常用的结构体在内核目录include/linux/videodev2.h中定义

struct v4l2_requestbuffers        //申请帧缓冲，对应命令VIDIOC_REQBUFS
        struct v4l2_capability        //视频设备的功能，对应命令VIDIOC_QUERYCAP
        struct v4l2_input        //视频输入信息，对应命令VIDIOC_ENUMINPUT
        struct v4l2_standard        //视频的制式，比如PAL，NTSC，对应命令VIDIOC_ENUMSTD
        struct v4l2_format        //帧的格式，对应命令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等
        struct v4l2_buffer        //驱动中的一帧图像缓存，对应命令VIDIOC_QUERYBUF
        struct v4l2_crop        //视频信号矩形边框

v4l2_std_id //视频制式

常用结构体的内容：

struct v4l2_capability

{

u8 driver[16]; // 驱动名字

u8 card[32]; // 设备名字

u8 bus_info[32]; // 设备在系统中的位置

u32 version; // 驱动版本号

u32 capabilities; // 设备支持的操作

u32 reserved[4]; // 保留字段

};

　　其中域 capabilities 代表设备支持的操作模式，常见的值有 V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING 表示是一个视频捕捉设备并且具有数据流控制模式；另外 driver 域需要和 struct video_device 中的 name 匹配。

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 */

};

　　常见的捕获模式为 V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE 即视频捕捉模式，在此模式下 fmt 联合体采用域 v4l2_pix_format：其中 width 为视频的宽、height 为视频的高、pixelformat 为视频数据格式（常见的值有 V4L2_PIX_FMT_YUV422P | V4L2_PIX_FMT_RGB565）、bytesperline 为一行图像占用的字节数、sizeimage 则为图像占用的总字节数、colorspace 指定设备的颜色空间。

struct v4l2_requestbuffers 与 VIDIOC_REQBUFS ，VIDIOC_REQBUFS 命令通过结构 v4l2_requestbuffers 请求驱动申请一片连续的内存用于缓存视频信息：

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 指定根据图像占用空间大小申请的缓存区个数，type 为视频捕获模式，memory 为内存区的使用方式。

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 为缓存编号

　　type 为视频捕获模式

　　bytesused 为缓存已使用空间大小

　　flags 为缓存当前状态（常见值有 V4L2_BUF_FLAG_MAPPED | V4L2_BUF_FLAG_QUEUED | V4L2_BUF_FLAG_DONE，分别代表当前缓存已经映射、缓存可以采集数据、缓存可以提取数据）

　　timestamp 为时间戳

　　sequence为缓存序号

　　memory 为缓存使用方式

　　offset 为当前缓存与内存区起始地址的偏移

　　length 为缓存大小

　　reserved 一般用于传递物理地址值。

　　另外 VIDIOC_QBUF 和 VIDIOC_DQBUF 命令都采用结构 v4l2_buffer 与驱动通信：VIDIOC_QBUF 命令向驱动传递应用程序已经处理完的缓存，即将缓存加入空闲可捕获视频的队列，传递的主要参数为 index；VIDIOC_DQBUF 命令向驱动获取已经存放有视频数据的缓存，v4l2_buffer 的各个域几乎都会被更新，但主要的参数也是 index，应用程序会根据 index 确定可用数据的起始地址和范围。

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

VIDIOC_REQBUFS //分配内存
        VIDIOC_QUERYBUF         //把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址
        VIDIOC_QUERYCAP        //查询驱动功能
        VIDIOC_ENUM_FMT        //获取当前驱动支持的视频格式
        VIDIOC_S_FMT        //设置当前驱动的频捕获格式
        VIDIOC_G_FMT        //读取当前驱动的频捕获格式
        VIDIOC_TRY_FMT        //验证当前驱动的显示格式
        VIDIOC_CROPCAP        //查询驱动的修剪能力
        VIDIOC_S_CROP        //设置视频信号的矩形边框
        VIDIOC_G_CROP        //读取视频信号的矩形边框
        VIDIOC_QBUF        //把数据从缓存中读取出来
        VIDIOC_DQBUF        //把数据放回缓存队列
        VIDIOC_STREAMON        //开始视频显示函数
        VIDIOC_STREAMOFF        //结束视频显示函数
        VIDIOC_QUERYSTD         //检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。

三、调用v4l2的工作流程

　　打开设备－> 检查和设置设备属性－> 设置帧格式－> 设置一种输入输出方法（缓冲区管理）－> 循环获取数据－> 关闭设备。

2. qt代码实现

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