一个比较详细的Linux摄像头图像采集讲解.doc

这一部分将会介绍如何在linux中对电视卡编程。开始已经提到过，电视卡使用的是video for linux驱动，简称v4l，实际上，现在已经有了video for linux two驱动 ,即v4l2.它解决了v4l中存在的一些问题，并且提高了硬件性能。但是，目前来说，v4l2仍然没有集成到linux的内核中，要使用v4l2的话，只有去下载v4l2补丁了，以下如无特别说明，所涉及的内容只针对v4l设备而言。 我们都知道，在linux中，为了屏蔽用户对设备访问的复杂性，采用了设备文件，即可以通过像访问普通文件一样的方式来对设备进行访问读写。电视卡在linux中和打印机，鼠标一样，属于字符设备。其主设备号是81，在实际操作上，访问控制电视卡也和一般的设备文件没有什么不同。用open打开设备， int fd; fd = open(/dev/video0,O_RDWR);用一系列的ioctl发命令控制设备。v4l支持的ioctl命令大概有二十几个，为了尽快的编出一个简单的图象捕捉程序，让我们先来看看几个主要的命令：1. ioctl(fd,VIDIOCGCAP,&cap); 该命令主要是为了获取电视卡的功能信息。例如电视卡的名称，类型，channel等。参数cap是一个结构，当ioctl命令返回时，结构的各成员就被赋值了，结构体的定义为：struct video_capability char name32; int type; int channels; /* Num channels */ int audios; /* Num audio devices */ int maxwidth; /* Supported width */ int maxheight; /* And height */ int minwidth; /* Supported width */ int minheight; /* And height */;channel 指的是有几个信号输入源，例如television,composite,s-video等。2.ioctl(fd,VIDIOCGCHAN,&vc)3.ioctl(fd,VIDIOCSCHAN.&vc)这两个命令用来取得和设置电视卡的channel信息，例如使用那个输入源，制式等。vc 是一个video_channel结构，其定义为：struct video_capability char name32; int type; int channels; /* Num channels */ int audios; /* Num audio devices */ int maxwidth; /* Supported width */ int maxheight; /* And height */ int minwidth; /* Supported width */ int minheight; /* And height */;struct video_channel int channel; char name32; int tuners;/number of tuners for this input _u32 flags; _u16 type; _u16 norm; ;成员channel代表输入源，通常，0: television 1:composite1 2:s-videoname 表示该输入源的名称。norm 表示制式，通常，0:pal 1:ntsc 2:secam 3:auto4. ioctl(fd,VIDIOCGMBUF,*mbuf)获得电视卡缓存的信息，参数mbuf是video_mbuf结构。其定义如下：struct video_mbuf int size; /* Total memory to map */ int frames; /* Frames */ int offsetsVIDEO_MAX_FRAME;size是缓存的大小，frames表明该电视卡的缓存可以容纳的帧数，数组offsets则表明对应一帧的起始位置，0帧对应offsets0,1帧对应offsets1.执行完该命令后，就可以用mmap函数将缓存映射到内存中了。大致用法可以参考以下的代码struct video_mbuf mbuf;unsigned char *buf1,*buf2;if(ioctl(fd,VIDIOCGMBUF,&mbuf)0) perror(VIDIOCGMBUF); return -1;printf(the frame number is %dn,mbuf.frames);buf1 = (unsigned char*)mmap(0,mbuf.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd.0);buf1 = buf1 + mbuf.offset0;buf2 = buf1 + mbuf.offset1;/当然，如果mbuf.frames=1,就不需要下面的了。.5. ioctl(fd.VIDIOCMCAPTURE，&mm) 启动硬件去捕捉图象，mm 是video_mmap 结构，设置捕捉图象需要设置的信息。结构体如下定义：struct video_mmap unsigned int frame; /* Frame (0 - n) for double buffer */ int height,width; unsigned int format; /* should be VIDEO_PALETTE_* */;frame :设置当前是第几帧height,width:设置图象的高和宽。format :颜色模式要注意的是，该命令是非阻塞的，也就是说，它仅仅设置了硬件，而不负责是否捕捉到图象。要确定是否捕捉到图象，要用到下一个命令。6. ioctl(fd,VIDIOCSYNC,&frame)等待捕捉到这一帧图象。frame 是要等待的图象，它的值应和上一个命令中设置的frame相对应。好了，说了这么多，读者大概也对视频捕捉有了一个了解，是不是想亲自动手试一下，那就让我们开始实际程序的编写吧。下面我们会编一个程序，将捕捉到的图象存为jpeg文件。为此，还要向大家介绍一个函数，int write_jpeg(char *filename,unsigned char *buf,int quality,int width, int height, int gray) struct jpeg_compress_struct cinfo; struct jpeg_error_mgr jerr; FILE *fp; int i; unsigned char *line; int line_length; if (NULL = (fp = fopen(filename,w) fprintf(stderr,grab: cant open %s: %sn,filename,strerror(errno); return -1; cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr); jpeg_create_compress(&cinfo); jpeg_stdio_dest(&cinfo, fp); cinfo.image_width = width; cinfo.image_height = height; cinfo.input_components = gray ? 1: 3; cinfo.in_color_space = gray ? JCS_GRAYSCALE: JCS_RGB; jpeg_set_defaults(&cinfo); jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE); jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE); line_length = gray ? width : width * 3; for (i = 0, line = buf; i height; i+, line += line_length) jpeg_write_scanlines(&cinfo, &line, 1); jpeg_finish_compress(&(cinfo); jpeg_destroy_compress(&(cinfo); fclose(fp); return 0;这个函数很通用，它的作用是把buf中的数据压缩成jpeg格式。/* 下面是一个完整的程序 test.c* gcc test.c -o test -ljpeg*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define WIDTH 320#define HEIGHT 240#define V4L_DEVICE /dev/video0main() unsigned char* buf; int i,j; int fd; int re; struct video_capability vcap; struct video_channel vc; struct video_mbuf mbuf; struct video_mmap mm; fd = open(V4L_DEVICE, O_RDWR); if(fd=0) perror(open); exit(1); if(ioctl(fd, VIDIOCGCAP, &vcap)0) perror(VIDIOCGCAP); exit(1); fprintf(stderr,Video Capture Device Name : %sn,); for(i=0;ivcap.channels;i+) vc.channel = i; if(ioctl(fd, VIDIOCGCHAN, &vc)0) perror(VIDIOCGCHAN); exit(1); fprintf(stderr,Video Source (%d) Name : %sn,i, ); vc.channel =1; vc.norm=1; if(ioctl(fd, VIDIOCSCHAN, &vc) 0) perror(VIDIOCSCHAN); exit(1); if(ioctl(fd, VIDIOCGMBUF, &mbuf) 0) perror(VIDIOCGMBUF); exit(1); fprintf(stderr,the frames number is %dn,mbuf.frames); buf = (unsigned char*)mmap(0, mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if(int)buf 0) perror(mmap); exit(1); mm.frame = 0; mm.height = HEIGHT; mm.width = WIDTH; mm.format = VIDEO_PALETTE_RGB24; if(ioctl(fd, VIDI