V4L2简介

2022年01月13日 阅读数:3
这篇文章主要向大家介绍V4L2简介,主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

 

V4L2 简介

 
 

1.什么是video4linux
Video4linux(简称V4L),是linux中关于视频设备的内核驱动,如今已有Video4linux2,还未加入linux内核,使用需本身下载补丁。在Linux中,视频设备是设备文件,能够像访问普通文件同样对其进行读写,摄像头在/dev/video0下。php


2.Video4linux下视频编程的流程
(1)打开视频设备:
(2) 读取设备信息
(3)更改设备当前设置(不必的话能够不作)
(4)进行视频采集,两种方法:
a.内存映射
b.直接从设备读取
(5)对采集的视频进行处理
(6)关闭视频设备。html

为程序定义的数据结构
 linux

 1  typedef  struct  v4l_struct 
 2  {
 3  int  fd;
 4  struct  video_capability capability;
 5  struct  video_channel channel[ 4 ]; 
 6  struct  video_picture picture; 
 7  struct  video_window window; 
 8  struct  video_capture capture; 
 9  struct  video_buffer buffer; 
10  struct  video_mmap mmap; 
11  struct  video_mbuf mbuf; 
12  unsigned  char   * map;
13  int  frame;
14  int  framestat[ 2 ]; 
15  }vd;

 


3.Video4linux支持的数据结构及其用途
(1) video_capability 包含设备的基本信息(设备名称、支持的最大最小分辨率、信号源信息等),包含的份量:
 web

•name[32] //设备名称编程

•maxwidth ,maxheight,minwidth,minheightwindows

•Channels //信号源个数缓存

•type //是否能capture,彩色仍是黑白,是否能裁剪等等。值如VID_TYPE_CAPTURE等数据结构


(2)video_picture 设备采集的图象的各类属性
 ide

•brightness 0~65535函数

•hue

•colour

•contrast

•whiteness

•depth // 24

•palette //VIDEO_PALETTE_RGB24

 

(3)video_channel 关于各个信号源的属性
 

Channel //信号源的编号

name

tuners

Type VIDEO_TYPE_TV | IDEO_TYPE_CAMERA

Norm制式

 

(4)video_window //包含关于capture area的信息
 

xx windows 中的坐标.

y x windows 中的坐标.

width The width of the p_w_picpath capture.

height The height of the p_w_picpath capture.

chromakey A host order RGB32 value for the chroma key.

flags Additional capture flags.

clips A list of clipping rectangles. (Set only)

clipcount The number of clipping rectangles. (Set only)

 

(5)video_mbuf //利用mmap进行映射的帧的信息
 

size //每帧大小

Frames //最多支持的帧数

Offsets //每帧相对基址的偏移

 

(6)video_buffer 最底层对buffer的描述
 

void *baseBase physical address of the buffer

int heightHeight of the frame buffer

int widthWidth of the frame buffer

int depthDepth of the frame buffer

int bytesperlineNumber of bytes of memory between the start of two adjacent lines

实际显示的部分通常比它描述的部分小

 

(7)video_mmap //用于mmap

 

4.关键步骤介绍
(1)打开视频:
 

Open(”/dev/video0”,vdàfd);

关闭视频设备用close(”/dev/video0”,vdàfd);

(2)读video_capability 中信息
 

ioctl(vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->capability))

成功后可读取vd->capability各份量 eg.

(3)读video_picture中信息
 

ioctl(vd->fd, VIDIOCGPICT, &(vd->picture));

(4)改变video_picture中份量的值 (能够不作的)
 

先为份量赋新值,再调用VIDIOCSPICT,eg.

1  vd -> picture.colour  =   65535 ;
2  if (ioctl(vd -> fd, VIDIOCSPICT,  & (vd -> picture))  <   0
3  {
4      perror( " VIDIOCSPICT " );
5       return   - 1 ;

6 }  


(5)初始化channel (能够不作的)
 

必须先作获得vd->capability中的信息

1  for  (i  =   0 ; i  <  vd -> capability.channels; i ++
2  {
3      vd -> channel[i].channel  =  i;
4       if  (ioctl(vd -> fd, VIDIOCGCHAN,  & (vd -> channel[i]))  <   0 )
5      {
6          perror( " v4l_get_channel: " );
7           return   - 1 ;
8      }

9 }  


重点:截取图象的两种方法
1,用mmap(内存映射)方式截取视频
 

•mmap( )系统调用使得进程之间经过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后,进程能够向访问普通内存同样对文件进行访问,没必要再调用read(),write()等操做。

•两个不一样进程A、B共享内存的意思是,同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A能够即时看到进程B对共享内存中数据的更新,反之亦然

•采用共享内存通讯的一个显而易见的好处是效率高,由于进程能够直接读写内存,而不须要任何数据的拷贝

(1)设置picture的属性
 

 

(2) 初始化video_mbuf,以获得所映射的buffer的信息
 

ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF, &(vd->mbuf))

 

(3)能够修改video_mmap和帧状态的当前设置
 

• Eg. vd->mmap.format = VIDEO_PALETTE_RGB24

• vd->framestat[0] = vd->framestat[1] = 0; vd->frame = 0;

 

(4)将mmap与video_mbuf绑定
 

•void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset )

•len //映射到调用进程地址空间的字节数,它从被映射文件开头offset个字节开始算起

•Prot //指定共享内存的访问权限 PROT_READ(可读), PROT_WRITE (可写), PROT_EXEC (可执行)

•flags // MAP_SHARED MAP_PRIVATE中必选一个 // MAP_ FIXED不推荐使用addr //共内存享的起始地址,通常设0,表示由系统分配

•Mmap( ) 返回值是系统实际分配的起始地址

•if((vd->map = (unsigned char*)mmap(0, vd->mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, vd->fd, 0)) < 0)

•{

•perror("v4l_mmap mmap:");

•return -1;

•}

 

(5)Mmap方式下真正作视频截取的 VIDIOCMCAPTURE
 

ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap)) ;

•若调用成功,开始一帧的截取,是非阻塞的,

•是否截取完毕留给VIDIOCSYNC来判断

 

(6)调用VIDIOCSYNC等待一帧截取结束
 

•if(ioctl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &frame) < 0)

•{

•perror("v4l_sync:VIDIOCSYNC");

•return -1;

•}

若成功,代表一帧截取已完成。能够开始作下一次 VIDIOCMCAPTURE

•frame是当前截取的帧的序号。

****关于双缓冲:

•video_bmuf bmuf.frames = 2;

•一帧被处理时能够采集另外一帧

•int frame; //当前采集的是哪一帧

•int framestat[2]; //帧的状态 没开始采集|等待采集结束

•帧的地址由vd->map + vd->mbuf.offsets[vd->frame]获得

•采集工做结束后调用munmap取消绑定

•munmap(vd->map, vd->mbuf.size)

 

2,视频截取的第二种方法:直接读设备
关于缓冲大小,图象等的属性须由使用者事先设置
调用read();
int read (要访问的文件描述符;指向要读写的信息的指针;应该读写的字符数);
返回值为实际读写的字符数
int len ;
unsigned char *vd->map= (unsigned char *) malloc(vdàcapability.maxwidth*vdàcapability.maxheight );
len = read(vdàfd,vdà vd->map, vdàcapability.maxwidth*vdàcapability.maxheight*3 );

 

 

 

 

 

 

 

 

什么是video4linux

Video4linux2(简称V4L2),是linux中关于视频设备的内核驱动。在Linux中,视频设备是设备文件,能够像访问普通文件同样对其进行读写,摄像头在/dev/video0下。

 

2、通常操做流程(视频设备):
1.
打开设备文件。 int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);
2.
取得设备的capability,看看设备具备什么功能,好比是否具备视频输入,或者音频输入输出等。VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability
3.
选择视频输入,一个视频设备能够有多个视频输入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input
4.
设置视频的制式和帧格式,制式包括PAL,NTSC,帧的格式个包括宽度和高度等。
VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format
5.
向驱动申请帧缓冲,通常不超过5个。struct v4l2_requestbuffers
6.
将申请到的帧缓冲映射到用户空间,这样就能够直接操做采集到的帧了,而没必要去复制。mmap
7. 将申请到的帧缓冲所有入队列,以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer
8.
开始视频的采集。VIDIOC_STREAMON
9.
出队列以取得已采集数据的帧缓冲,取得原始采集数据。VIDIOC_DQBUF
10.
将缓冲从新入队列尾,这样能够循环采集。VIDIOC_QBUF
11. 中止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF
12. 关闭视频设备。close(fd);

 

3、经常使用的结构体(参见/usr/include/linux/videodev2.h):

struct v4l2_requestbuffers reqbufs;//向驱动申请帧缓冲的请求,里面包含申请的个数
struct v4l2_capability cap;//
这个设备的功能,好比是不是视频输入设备
struct v4l2_input input; //
视频输入
struct v4l2_standard std;//视频的制式,好比PAL,NTSC
struct v4l2_format fmt;//
帧的格式,好比宽度,高度等

struct v4l2_buffer buf;//表明驱动中的一帧
v4l2_std_id stdid;//
视频制式,例如:V4L2_STD_PAL_B
struct v4l2_queryctrl query;//
查询的控制
struct v4l2_control control;//
具体控制的值

 

下面具体说明开发流程(网上找的啦,也在学习么)

 

 

打开视频设备

V4L2中,视频设备被看作一个文件。使用open函数打开这个设备:

// 用非阻塞模式打开摄像头设备

int cameraFd;

cameraFd = open(“/dev/video0″, O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);

// 若是用阻塞模式打开摄像头设备,上述代码变为:

//cameraFd = open(”/dev/video0″, O_RDWR, 0);

 

关于阻塞模式和非阻塞模式

应用程序可以使用阻塞模式或非阻塞模式打开视频设备,若是使用非阻塞模式调用视频设备,即便还没有捕获到信息,驱动依旧会把缓存(DQBUFF)里的东西返回给应用程序。

 

设定属性及采集方式

打开视频设备后,能够设置该视频设备的属性,例如裁剪、缩放等。这一步是可选的。在Linux编程中,通常使用ioctl函数来对设备的I/O通道进行管理:

extern int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, …) __THROW;

__fd:设备的ID,例如刚才用open函数打开视频通道后返回的cameraFd;

__request:具体的命令标志符。

在进行V4L2开发中,通常会用到如下的命令标志符:

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

这些IO调用,有些是必须的,有些是可选择的。

 

检查当前视频设备支持的标准

在亚洲,通常使用PAL(720X576)制式的摄像头,而欧洲通常使用NTSC(720X480),使用VIDIOC_QUERYSTD来检测:

v4l2_std_id std;

do {

ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);

} while (ret == -1 && errno == EAGAIN);

switch (std) {

case V4L2_STD_NTSC:

//……

case V4L2_STD_PAL:

//……

}

 

设置视频捕获格式

当检测完视频设备支持的标准后,还须要设定视频捕获格式:

struct v4l2_format fmt;

memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );

fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

fmt.fmt.pix.width = 720;

fmt.fmt.pix.height = 576;

fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {

return -1;

}

v4l2_format结构体定义以下:

struct v4l2_format

{

enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型,必须永远是//V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

union

{

struct v4l2_pix_format pix;

struct v4l2_window win;

struct v4l2_vbi_format vbi;

__u8 raw_data[200];

} fmt;

};

struct v4l2_pix_format

{

__u32 width; // 宽,必须是16的倍数

__u32 height; // 高,必须是16的倍数

__u32 pixelformat; // 视频数据存储类型,例如是//YUV4:2:2仍是RGB

enum v4l2_field field;

__u32 bytesperline;

__u32 sizep_w_picpath;

enum v4l2_colorspace colorspace;

__u32 priv;

};

 

附官方V4L2详细API手册http://www.51soc.com/pdf/v4l2.pdf

转载:http://bbs.51soc.com/read.php?tid=31

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