(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(三)：視頻的采集和動態顯示

在(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(一)：USB攝像頭(V4L2接口)的圖片采集和(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(二)：USB攝像頭圖片采集+QT顯示兩篇博客中，我們完成了ZedBoard上USB攝像頭的圖片采集，以及將圖片顯示到Qt界面上。可是畢竟采集和顯示到只是一幀圖像，並非動態的視頻數據。本小節將在介紹V4L2更新視頻緩沖的方式、Qt paintEvent更新控件的基礎上，實現如何實現視頻的動態顯示。

更多更新請關注我的博客：@超群天晴 http://www.cnblogs.com/surpassal/ 

 

相關閱讀 ：

(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(一)：USB攝像頭(V4L2接口)的圖片采集

(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(二)：USB攝像頭圖片采集+QT顯示

(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(三)：視頻的采集和動態顯示

(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(四)：MJPG編碼和AVI封裝

(原創)基於ZedBoard的Webcam設計(五)：x264編碼在zedboard上的實現(軟編碼)

 

硬件平台：Digilent ZedBoard

開發環境：Windows XP 32 bit + Wmare 8.0 + Ubuntu 10.04 +Qt+ arm-linux-xilinx-gnueabi交叉編譯環境 

Zedboard linux: Digilent OOB Design  

 

一、V4l2更新緩沖Buffer的方法

 回顧上一節中，我們使用v4l2控制usb 攝像頭，對攝像頭的靜態圖片采集流程操作過程可以歸納為圖1：

圖1 靜態圖片采集流程圖

所用到的函數和參數都在旁邊標注出。可以看到使用命令VIDIOC_DQBUF將緩存中的圖像幀取出，然后攝像頭設備是一直在采集圖像，如果沒有更新緩存區命令，采集到的新數據是不會被更新到緩存中的。v4l2提供了與VIDIOC_DQBUF命令相對的命令VIDIOC_QBUF，我對這個命令的理解就是允許攝像頭設備將采集圖像更新到緩存區。假設開辟的緩存FIFO大小為4幀，如圖2(a)，當使用VIDIOC_DQBUF命令后，當前幀n從FIFO中取走，FIFO留下一個空缺，如圖2(b)，這種情況下如果使用VIDIOC_QBUF命令，新一幀n+4將被寫入緩存，如圖2(c)。

圖2 緩存FIFO與VIDIOC_DQBUF命令、VIDIOC_QBUF命令

所以為了實現緩存區圖像數據的動態更新，需要在每一次處理完數據后使用VIDIOC_QBUF更新緩存區，以便下一次VIDIOC_DQBUF獲取到新的一幀數據。因而動態更新緩存的視頻采集流程應該如圖3所示：

 

圖3 動態視頻采集流程

 為此，需要重新定義兩個函數，一個我們定義為get_frame獲取視頻幀：

int VideoDevice::get_frame(void **frame_buf, size_t* len)
{
    v4l2_buffer queue_buf;

    queue_buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    queue_buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    if(ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &queue_buf) == -1)
    {
        return FALSE;
    }

    *frame_buf = buffers[queue_buf.index].start;
    *len = buffers[queue_buf.index].length;
    index = queue_buf.index;

    return TRUE;
}

再定義free_frame釋放視頻幀，讓出緩存空間准備新的視頻幀數據：

int VideoDevice::free_frame()
{
    if(index != -1)
    {
        v4l2_buffer queue_buf;
        queue_buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        queue_buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
        queue_buf.index = index;

        if(ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &queue_buf) == -1)
        {
            return FALSE;
        }
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}

 二、Qt的paintEvent事件

在上篇博客里面，我們對采集的的視頻幀數據的顯示，采用的方法是使用了一個QLabel和QPixmap，並使用loadfromdata函數將采集的數據轉為QPixmap中的數據，並顯示到QLabel上。這樣的做法導致的結果是QLabel和QPixmap數據只能被更新一次，所以只能顯示靜態圖片。

在完成了視頻緩存數據更新后，我們所面臨的問題就是怎么樣才能把這個數據動態顯示出來。好在Qt提供了窗口刷新事件paintEvent，在這里，我們可以使用兩種方式觸發paintEvent事件：

1、使用定時器QTimer，定時為33ms（因為攝像頭的幀頻為30pfs）；

2、不使用定時器，由QLabel自身內容改變產生。這里采用這種方式。paintEvent函數內容：

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    rs = vd->get_frame((void **)&yuv_buffer,&len);
    convert_yuv_to_rgb_buffer(yuv_buffer,rgb_buffer,640,480);

    frame->loadFromData((uchar *)rgb_buffer,640 * 480 * 3);

    ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(*frame,Qt::AutoColor));

    rs = vd->unget_frame();
}

 

三、測試效果

在ubuntu上測試通過后，移植到Zedboard上進行測試，測試視頻：

 

 

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

工程：zed_YUV_camera.zip