一个比较详细的Linux摄像头图像采集讲解

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videofor 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 name[32];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 name[32];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 name[32];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 offsets[VIDEO_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offsets[0],1帧对应offsets[1]....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 %d\n",mbuf.frames);buf1 = (unsigned char*)mmap(0,mbuf.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd.0);buf1 = buf1 + mbuf.offset[0];buf2 = buf1 + mbuf.offset[1];//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: can'topen %s: %s\n",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 <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ioctl.h>#include <sys/mman.h>#include <errno.h>#include <linux/videodev.h>#include <jpeglib.h>#define WIDTH 320#define HEIGHT 240#define V4L_DEVICE "/dev/video0"main(){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 : %s\n",);for(i=0;i<vcap.channels;i++){vc.channel = i;if(ioctl(fd, VIDIOCGCHAN, &vc)<0){perror("VIDIOCGCHAN");exit(1);}fprintf(stderr,"Video Source (%d) Name : %s\n",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 %d\n",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, VIDIOCMCAPTURE, &mm)<0){perror("VIDIOCMCAPTURE");exit(1);}if(ioctl(fd, VIDIOCSYNC, &mm.frame)<0){perror("VIDIOCSYNC");exit(1);}if(-1 == (write_jpeg("./pic001.jpeg",buf,75,WIDTH,HEIGHT,0))) {printf("write_jpeg error\n");exit(1);}munmap(buf,mbuf.size);close(fd);}。