(原创)基于ZedBoard的Webcam设计(三)：视频的采集和动态显示

在(原创)基于ZedBoard的Webcam设计(一)：USB摄像头(V4L2接口)的图片采集和(原创)基于ZedBoard的Webcam设计(二)：USB摄像头图片采集+QT显示两篇博客中，我们完成了ZedBoard上USB摄像头的图片采集，以及将图片显示到Qt界面上。可是毕竟采集和显示到只是一帧图像，并非动态的视频数据。本小节将在介绍V4L2更新视频缓冲的方式、Qt paintEvent更新控件的基础上，实现如何实现视频的动态显示。

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(原创)基于ZedBoard的Webcam设计(二)：USB摄像头图片采集+QT显示

(原创)基于ZedBoard的Webcam设计(四)：MJPG编码和AVI封装

(原创)基于ZedBoard的Webcam设计(五)：x264编码在zedboard上的实现(软编码)

硬件平台：Digilent ZedBoard

开发环境：Windows XP 32 bit + Wmare 8.0 + Ubuntu 10.04 +Qt+ arm-linux-xilinx-gnueabi交叉编译环境

Zedboard linux: Digilent OOB Design

一、V4l2更新缓冲Buffer的方法

回顾上一节中，我们使用v4l2控制usb 摄像头，对摄像头的静态图片采集流程操作过程可以归纳为图1：

图1 静态图片采集流程图

所用到的函数和参数都在旁边标注出。可以看到使用命令VIDIOC_DQBUF将缓存中的图像帧取出，然后摄像头设备是一直在采集图像，如果没有更新缓存区命令，采集到的新数据是不会被更新到缓存中的。v4l2提供了与VIDIOC_DQBUF命令相对的命令VIDIOC_QBUF，我对这个命令的理解就是允许摄像头设备将采集图像更新到缓存区。假设开辟的缓存FIFO大小为4帧，如图2(a)，当使用VIDIOC_DQBUF命令后，当前帧n从FIFO中取走，FIFO留下一个空缺，如图2(b)，这种情况下如果使用VIDIOC_QBUF命令，新一帧n+4将被写入缓存，如图2(c)。

图2 缓存FIFO与VIDIOC_DQBUF命令、VIDIOC_QBUF命令

所以为了实现缓存区图像数据的动态更新，需要在每一次处理完数据后使用VIDIOC_QBUF更新缓存区，以便下一次VIDIOC_DQBUF获取到新的一帧数据。因而动态更新缓存的视频采集流程应该如图3所示：

图3 动态视频采集流程

为此，需要重新定义两个函数，一个我们定义为get_frame获取视频帧：

 1 int VideoDevice::get_frame(void **frame_buf, size_t* len)
 2 {
 3     v4l2_buffer queue_buf;
 4 
 5     queue_buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 6     queue_buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 7 
 8     if(ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &queue_buf) == -1)
 9     {
10         return FALSE;
11     }
12 
13     *frame_buf = buffers[queue_buf.index].start;
14     *len = buffers[queue_buf.index].length;
15     index = queue_buf.index;
16 
17     return TRUE;
18 }

再定义free_frame释放视频帧，让出缓存空间准备新的视频帧数据：

 1 int VideoDevice::free_frame()
 2 {
 3     if(index != -1)
 4     {
 5         v4l2_buffer queue_buf;
 6         queue_buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 7         queue_buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 8         queue_buf.index = index;
 9 
10         if(ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &queue_buf) == -1)
11         {
12             return FALSE;
13         }
14         return TRUE;
15     }
16     return FALSE;
17 }

二、Qt的paintEvent事件

在上篇博客里面，我们对采集的的视频帧数据的显示，采用的方法是使用了一个QLabel和QPixmap，并使用loadfromdata函数将采集的数据转为QPixmap中的数据，并显示到QLabel上。这样的做法导致的结果是QLabel和QPixmap数据只能被更新一次，所以只能显示静态图片。

在完成了视频缓存数据更新后，我们所面临的问题就是怎么样才能把这个数据动态显示出来。好在Qt提供了窗口刷新事件paintEvent，在这里，我们可以使用两种方式触发paintEvent事件：

1、使用定时器QTimer，定时为33ms（因为摄像头的帧频为30pfs）；

2、不使用定时器，由QLabel自身内容改变产生。这里采用这种方式。paintEvent函数内容：

 1 void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
 2 {
 3     rs = vd->get_frame((void **)&yuv_buffer,&len);
 4     convert_yuv_to_rgb_buffer(yuv_buffer,rgb_buffer,640,480);
 5 
 6     frame->loadFromData((uchar *)rgb_buffer,640 * 480 * 3);
 7 
 8     ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(*frame,Qt::AutoColor));
 9 
10     rs = vd->unget_frame();
11 }

三、测试效果

在ubuntu上测试通过后，移植到Zedboard上进行测试，测试视频：

==================================

工程：zed_YUV_camera.zip

posted on 2013-01-12 17:13 超群天晴阅读(14879) 评论(16) 编辑收藏举报

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