在QT中使用V4L2获取传上来的yuyv(4:2:2)的数据转换为QImage显示在屏幕上

背景

项目需要用到OV3703 USB免驱摄像头在I.MX6ULL的平台上，但是勾八QCamera的库只能去处理RGB格式的数据,yuyv的处理不了，所以只能自己去把yuyv（4:2:2）的数据转换为RGB去显示。幸好有个德国牙医写了个V4L2的中间件可以获取到yuyv数据，respect…

1.初始化接收定时器

//每隔固定的时间显示一帧camera_capture_timer = new QTimer();connect(camera_capture_timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(videoShow()));if(0 == v4l2_open()){printf("打开相机成功!\n");// 由于摄像头默认30帧每秒,虽然10ms定时执行一次,但实际上1秒内最多有30次可以执行成功// 其余都会在ioctl处阻塞camera_capture_timer->start(10);}

2. 初始化V4L2


int MainWindow::v4l2_open()
{unsigned int i = 0;int j = 0;video_fd = open("/dev/video1", O_RDWR);if(video_fd < 0){perror("open camera failed");return -1;}/* 2.获取摄像头的能力 (VIDIOC_QUERYCAP：是否支持视频采集、内存映射等) */struct v4l2_capability capability;if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_QUERYCAP, &capability)){if((capability.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0){perror("This camera don't support camera collect!");::close(video_fd);return -2;}if((capability.capabilities & V4L2_MEMORY_MMAP) == 0){perror("This camera do not support mmap！");::close(video_fd);return -3;}}/* 3.枚举摄像头支持的格式           (VIDIOC_ENUM_FMT：MJPG、YUYV等)列举出每种格式下支持的分辨率      (VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES) */struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;memset(&fmtdesc, 0, sizeof(fmtdesc));fmtdesc.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  //设置视频采集设备类型while(1) {fmtdesc.index = i++;// 获取支持格式if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc)){printf("支持格式：%s, %c%c%c%c\n", fmtdesc.description,fmtdesc.pixelformat & 0xff,fmtdesc.pixelformat >> 8 & 0xff,fmtdesc.pixelformat >> 16 & 0xff,fmtdesc.pixelformat >> 24 & 0xff);// 列出该格式下支持的分辨率             VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES & 默认帧率 VIDIOC_G_PARM// 1.默认帧率struct v4l2_streamparm streamparm;streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm)) {printf("该格式默认帧率 %d fps\n", streamparm.parm.capture.timeperframe.denominator);}// 2.循环列出支持的分辨率struct v4l2_frmsizeenum frmsizeenum;frmsizeenum.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;frmsizeenum.pixel_format = fmtdesc.pixelformat;   //设置成对应的格式printf("支持的分辨率有：\n");while(1){frmsizeenum.index = j++;if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &frmsizeenum))printf("%d x %d\n", frmsizeenum.discrete.width, frmsizeenum.discrete.height);else break;}printf("\n");}else {break;}}/* 4.设置摄像头类型为捕获、设置分辨率、视频采集格式 (VIDIOC_S_FMT) */struct v4l2_format format;format.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;   /* 视频采集 */format.fmt.pix.width = VIDEO_WIDTH;          /* 宽 */format.fmt.pix.height = VIDEO_HEIGHT;    	 /* 高 */format.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;   /* 设置输出类型：YUYV */format.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;if(0 > ioctl(video_fd, VIDIOC_S_FMT, &format)){perror("设置摄像头参数失败！");::close(video_fd);return -4;}
#if 0printf("===============G================\n");printf("fmt.type:\t\t%d\n",format.type);printf("pix.pixelformat:\t%c%c%c%c\n", \format.fmt.pix.pixelformat & 0xFF,\(format.fmt.pix.pixelformat >> 8) & 0xFF, \(format.fmt.pix.pixelformat >> 16) & 0xFF,\(format.fmt.pix.pixelformat >> 24) & 0xFF);printf("pix.width:\t\t%d\n",format.fmt.pix.width);printf("pix.height:\t\t%d\n",format.fmt.pix.height);printf("pix.field:\t\t%d\n",format.fmt.pix.field);printf("===================================\n\n");printf("=================S===================\n");if(-1 == ioctl(video_fd, VIDIOC_G_FMT, &format)){//得到图片格式perror("set format failed!");return -1;}printf("fmt.type:\t\t%d\n",format.type);printf("pix.pixelformat:\t%c%c%c%c\n", \format.fmt.pix.pixelformat & 0xFF,\(format.fmt.pix.pixelformat >> 8) & 0xFF, \(format.fmt.pix.pixelformat >> 16) & 0xFF,\(format.fmt.pix.pixelformat >> 24) & 0xFF);printf("pix.width:\t\t%d\n",format.fmt.pix.width);printf("pix.height:\t\t%d\n",format.fmt.pix.height);printf("pix.field:\t\t%d\n",format.fmt.pix.field);printf("=====================================\n");
#endif/* 5.向内核申请内存 (VIDIOC_REQBUFS：个数、映射方式为mmap)将申请到的缓存加入内核队列 (VIDIOC_QBUF)将内核内存映射到用户空间 (mmap) */struct v4l2_requestbuffers requestbuffers;requestbuffers.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;requestbuffers.count = 4;    //申请缓存个数requestbuffers.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;     //申请为物理连续的内存空间if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_REQBUFS, &requestbuffers)){/* 申请到内存后 */for(i = 0; i < requestbuffers.count; i++){/* 将申请到的缓存加入内核队列 (VIDIOC_QBUF)              */struct v4l2_buffer buffer;buffer.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;buffer.index = i;buffer.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_QBUF, &buffer)){/* 加入内核队列成功后，将内存映射到用户空间 (mmap) */userbuff[i] = (char *)mmap(NULL, buffer.length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, buffer.m.offset);userbuff_length[i] = buffer.length;}}}else{perror("申请内存失败！");::close(video_fd);return -5;}int type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;if(0 > ioctl(video_fd, VIDIOC_STREAMON, &type)){perror("打开视频流失败！");return -6;}return 0;
}

3.接收定时器回调函数

 void MainWindow::videoShow()
{QPixmap pix;image = new QImage(VIDEO_WIDTH, VIDEO_HEIGHT, QImage::Format_RGB16);/* 采集图片数据 *///定义结构体变量，用于获取内核队列数据struct v4l2_buffer buffer;buffer.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;/* 从内核中捕获好的输出队列中取出一个 */if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_DQBUF, &buffer)){*image = yuv422ToQImage(userbuff[buffer.index], VIDEO_WIDTH, VIDEO_HEIGHT);if (take_photo_flag == 1) {// 保存图像if (image != NULL) {if (saveImageToPhotoFolder(*image, PHOTO_SAVE_PATH, QString("%1.png").arg(para->record_number))) {qDebug() << "Image saved successfully.";} else {qDebug() << "Failed to save image.";}}if(0 == v4l2_close()) {camera_capture_timer->stop();return;}} else {/* 显示在label控件上 */pix = QPixmap::fromImage(*image);camera_content_show_label->setSizePolicy(QSizePolicy::Ignored, QSizePolicy::Ignored);camera_content_show_label->setPixmap(pix);}}/* 将使用后的缓冲区放回到内核的输入队列中 (VIDIOC_QBUF) */if(0 > ioctl(video_fd, VIDIOC_QBUF, &buffer)){perror("返回队列失败！");}
}

4.yuyv转QImage函数

// 将YUV 4:2:2数据转换为QImage的函数
QImage MainWindow::yuv422ToQImage(const char* yuvData, int width, int height)
{// 创建一个空的QImage，使用RGB16格式QImage image(width, height, QImage::Format_RGB16);for (int y = 0; y < height; ++y) {for (int x = 0; x < width; x += 2) {// 提取YUYV分量uchar y0 = yuvData[y * width * 2 + x * 2];uchar u = yuvData[y * width * 2 + x * 2 + 1];uchar y1 = yuvData[y * width * 2 + x * 2 + 2];uchar v = yuvData[y * width * 2 + x * 2 + 3];// 调整U和V的范围int u_offset = u - 128;int v_offset = v - 128;// 计算RGB分量int r0 = y0 + v_offset + (v_offset >> 2) + (v_offset >> 3) + (v_offset >> 5);int g0 = y0 - (u_offset >> 2) - (u_offset >> 4) - (u_offset >> 5) - (v_offset >> 1) + (v_offset >> 3) + (v_offset >> 4) + (v_offset >> 5);int b0 = y0 + u_offset + (u_offset >> 1) + (u_offset >> 2) + (u_offset >> 6);int r1 = y1 + v_offset + (v_offset >> 2) + (v_offset >> 3) + (v_offset >> 5);int g1 = y1 - (u_offset >> 2) - (u_offset >> 4) - (u_offset >> 5) - (v_offset >> 1) + (v_offset >> 3) + (v_offset >> 4) + (v_offset >> 5);int b1 = y1 + u_offset + (u_offset >> 1) + (u_offset >> 2) + (u_offset >> 6);// 裁剪RGB分量以防止溢出r0 = qBound(0, r0, 255);g0 = qBound(0, g0, 255);b0 = qBound(0, b0, 255);r1 = qBound(0, r1, 255);g1 = qBound(0, g1, 255);b1 = qBound(0, b1, 255);// 将RGB分量打包为RGB565格式ushort rgb565_1 = RGB565(r0, g0, b0);ushort rgb565_2 = RGB565(r1, g1, b1);// 存储RGB565值*(ushort*)(image.bits() + y * image.bytesPerLine() + x * 2) = rgb565_1;if (x + 1 < width) {*(ushort*)(image.bits() + y * image.bytesPerLine() + (x + 1) * 2) = rgb565_2;}}}// 创建一个旋转矩阵QTransform transform;transform.rotate(270);// 使用旋转矩阵创建一个新的QImageQImage rotatedImage = image.transformed(transform);return rotatedImage;
}

5.V4L2关闭函数

int MainWindow::v4l2_close()
{/* 8.停止采集，关闭视频流 (VIDIOC_STREAMOFF)关闭摄像头设备 & 关闭LCD设备 */int type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;if(0 == ioctl(video_fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type)){/* 9.释放映射 */for(int i = 0; i < 4; i++)munmap(userbuff[i], userbuff_length[i]);::close(video_fd);printf("关闭相机成功!\n");return 0;}return -1;
}

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