項目實戰：Qt+Ffmpeg+OpenCV相機程序(打開攝像頭、分辨率調整、翻轉、旋轉、亮度、拍照、錄像、回放圖片、回放錄像)

時間  2020-09-10
標籤 項目 實戰 qt+ffmpeg+opencv ffmpeg opencv 相機 程序 打開 攝像頭 分辨率 調整 翻轉 旋轉 亮度 拍照 錄像 回放 圖片 简体版
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紅胖子(紅模仿)的博文大全：開發技術集合（包含Qt實用技術、樹莓派、三維、OpenCV、OpenGL、ffmpeg、OSG、單片機、軟硬結合等等）持續更新中…（點擊傳送門）windows

開發專欄：項目實戰（點擊傳送門）

OpenCV開發專欄（點擊傳送門）


需求

  嵌入式windows設備上的相機程序。
  打開攝像頭，兼容多種攝像頭，攝像頭分辨率切換(攝像頭管理)。
  對圖像進行翻轉、旋轉、亮度調整(圖像基本算法管理)
  對調整後的圖像進行拍照、延時拍照。
  對調整後的圖像進行錄像(編碼錄製)。
  對照片和錄像進行回看(圖片瀏覽器、視頻播放器）
  長時間運行穩定。瀏覽器


Demo

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體驗下載地址

  CSDN：https://download.csdn.net/download/qq21497936/12827160
  QQ羣：1047134658（點擊「文件」搜索「camera」，羣內與博文同步更新）網絡


原理

  使用ffmpeg處理攝像頭、使用OpenCV處理錄像和播放；ide


相關博客

《項目實戰：Qt+ffmpeg攝像頭檢測工具》
《項目實戰：Qt+OpenCV視頻播放器(支持播放器操做，如暫停、恢復、中止、時間、進度條拽託等)》
《OpenCV開發筆記（四）：OpenCV圖片和視頻數據的讀取與存儲》
《FFmpeg開發筆記（一）：ffmpeg介紹、windows開發環境搭建（mingw和msvc）》工具


v1.5.0功能

  • 打開攝像頭，兼容多種攝像頭，攝像頭分辨率切換(攝像頭管理)。
  • 對圖像進行翻轉、旋轉、亮度調整(圖像基本算法管理)
  • 對調整後的圖像進行拍照、延時拍照。
  • 對調整後的圖像進行錄像(編碼錄製)。
  • 對照片和錄像進行回看(圖片瀏覽器、視頻播放器）


Demo核心代碼

FfmpegCameraManager.h：攝像頭管理類ui

#ifndef FFMPEGCAMERAMANAGER_H
#define FFMPEGCAMERAMANAGER_H

/************************************************************\
 * 控件名稱： FfmpegCameraManager, ffmpeg管理類（用於攝像頭操做）
 * 控件描述：
 *          1.打開攝像頭
 *          2.支持動態切換分辨率
 * 做者：紅模仿    聯繫方式：QQ21497936
 * 博客地址：https://blog.csdn.net/qq21497936
 *       日期                版本               描述
 *    2018年09年14日     v1.0.0         ffmpeg模塊封裝空類
 *    2020年09年05日     v1.1.0         ffmpeg打開攝像頭，支持的動態分辨率切換
 *    2020年09年08日     v1.2.0         兼容各類攝像頭，解決內存溢出bug，對最高幀率作了支持範圍內的限制
 *                                     限制幀率通常爲25fps(除非最大小於25fps或者最小大於25fps)
\************************************************************/

#include <QObject>
#include <QString>
#include <QDebug>
#include <QTimer>
#include <QThread>
#include <QImage>
#include <QProcess>
#include <QMessageBox>
#include <QDateTime>

extern "C" {
    #include "libavcodec/avcodec.h"
    #include "libavformat/avformat.h"
    #include "libswscale/swscale.h"
    #include "libavdevice/avdevice.h"
    #include "libavformat/version.h"
    #include "libavutil/time.h"
    #include "libavutil/mathematics.h"
    #include "libavformat/avformat.h"
    #include "libswscale/swscale.h"
    #include "libswresample/swresample.h"
    #include "errno.h"
    #include "error.h"
}

#define LOG qDebug()<<__FILE__<<__LINE__<<QDateTime::currentDateTime().toString("hh:mm:ss:zzz")

class FfmpegCameraManager : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:

public:
    explicit FfmpegCameraManager(QObject *parent = nullptr);

signals:
    void signal_captureOneFrame(QImage image);

public:
    static QString getAvcodecConfiguration();

public:
    bool init();
    bool openUsbCamera();
    QString getUsbCameraName();
    QList<QString> getUsbCameraInfo();
    int getCurrentFps();
    int getCurrentSizeFpsIndex();

    QList<QSize> getListSize() const;

public slots:
    void slot_start();
    void slot_stop();
    void slot_setSizeFps(int index);

protected slots:
    void slot_captureOneFrame();

signals:

public slots:


private:
    static bool _init;

    AVFormatContext *_pAVFormatContext;         // 全局上下文
    AVInputFormat *_pAVInputFormat;
    AVDictionary* _pAVDictionary;               // 打開編碼器的配置

    AVCodecContext *_pAVCodecContextForAudio;   // 音頻解碼器上下文
    AVCodecContext *_pAVCodecContextForVideo;   // 視頻解碼器上下文（不帶音頻）

    AVCodec * _pAVCodecForAudio;                // 音頻解碼器
    AVCodec * _pAVCodecForVideo;                // 視頻解碼器（不帶音頻）

    int _streamIndexForAudio;                   // 音頻流序號
    int _streamIndexForVideo;                   // 視頻流序號

    SwrContext *_pSwrContextForAudio;           // 音頻轉換上下文

    bool _running;
    bool _first;
    bool _opened;
    uint8_t *_pOutBuffer;

    AVFrame * _pFrame;
    AVFrame * _pFrameRGB;
    AVPacket *_pAVPacket;
    SwsContext *_pSwsContext;

    int _videoIndex;

    QString _cameraDescription;

    QList<QSize> _listSize;
    QList<int> _listFps;
    QList<QString> _listSizeFpsInfo;
    int _currentSizeFpsIndex;
};

#endif // FfmpegCameraManager_H

FfmpegCameraManager.cpp：攝像頭管理類this

...
bool FfmpegCameraManager::openUsbCamera()
{
    if(!_init)
    {
        LOG << "未初始化";
        return true;
    }
    _pAVInputFormat = av_find_input_format("dshow");
    if(!_pAVInputFormat)
    {
        LOG << "Failed to av_find_input_format";
        return false;
    }
    if(_cameraDescription == "")
    {
        LOG << "無攝像頭";
        return false;
    }
    QString cameraDescription = QString("video=%1").arg(_cameraDescription);
    if(_listSizeFpsInfo.size() == 0)
    {
        LOG << "未獲取到分辨率和幀率";
        return false;
    }
    // 設置分辨率
    av_dict_set(&_pAVDictionary,
                "video_size",
                QString("%1x%2").arg(_listSize.at(_currentSizeFpsIndex).width())
                                .arg(_listSize.at(_currentSizeFpsIndex).height()).toUtf8().data(),
                0);
    // 設置幀率
    int frame = _listFps.at(_currentSizeFpsIndex);

    av_dict_set(&_pAVDictionary,
                "framerate",
                QString("%1").arg(frame).toUtf8().data(),
                0);

    LOG << "打開攝像頭：" << _cameraDescription
        << "分辨率：" << _listSize.at(_currentSizeFpsIndex).width() << "x" << _listSize.at(_currentSizeFpsIndex).height()
        << "幀率：" << _listFps.at(_currentSizeFpsIndex);

    if(avformat_open_input(&_pAVFormatContext,
                           cameraDescription.toUtf8().data(),
                           _pAVInputFormat,
                           &_pAVDictionary) != 0)
    {
        LOG << "打開攝像頭失敗";
        return false;
    }
    LOG << "打開攝像頭成功";
    _first = true;
    _opened = true;
    QTimer::singleShot(0, this, SLOT(slot_captureOneFrame()));
    return true;
}
...

OpenCVManager.h：錄像與播放視頻類編碼

#ifndef OPENCVMANAGER_H
#define OPENCVMANAGER_H

/************************************************************\
 * 控件名稱： OpenCVManager，OpenCV管理類
 * 控件描述：
 *          1.OpenCV操做支持
 *          2.支持錄像(.avi格式)
 * 做者：紅模仿    聯繫方式：QQ21497936
 * 博客地址：https://blog.csdn.net/qq21497936
 *       日期             版本               描述
 *   2019年11月09日      v1.0.0   opencv拍照和錄像Demo
 *   2020年09月07日      v1.1.0   增長了單純錄像的接口
\************************************************************/

#include <QObject>
#include <QImage>
#include <QDateTime>
#include <QTimer>
// opencv
#include "opencv/highgui.h"
#include "opencv/cxcore.h"
#include "opencv2/core/core.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/opencv.hpp"

class OpenCVManager : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit OpenCVManager(QObject *parent = nullptr);
    ~OpenCVManager();

public:
    QString getWindowTitle() const;
    double getBrightness();
    double getContrast() const;
    double getSaturation() const;
    double getHue() const;
    double getGain() const;
    bool getShowProperty() const;
    double getExposure() const;
    int getRotate() const;
    bool getMirror() const;

public:
    void setBrightness(double value);
    void setContrast(double value);
    void setSaturation(double value);
    void setHue(double value);
    void setGain(double value);
    void setShowProperty(bool value);
    void setExposure(double value);
    void setRotate(int rotate);
    void setMirror(bool mirror);


signals:
    void signal_captureOneFrame(cv::Mat mat);   // 接收圖像後拋出信號

public:
    bool startCapture(int usb, int width = 1280, int height = 720);
                                        // 打開攝像頭, 0...
    bool startCapture(QString url, int width = 1280, int height = 720);
                                        // 打開攝像頭, 網絡攝像頭地址
    bool stopCapture();                 // 關閉攝像頭
    void startRecord(QString filePath); // 開始錄像（使用的是opencv打開的攝像頭）
    void stopRecord();                  // 中止錄像（使用的是opencv打開的攝像頭）

public slots:
    void slot_inputRecordImage(QImage image);
    void slot_stopRecordFormOut();

public:     // 單獨的一塊業務，使用的是開始錄像後，從類外面輸入QImage進行錄像
    void startRecordFromOut(QString filePath, int fps);
    void inputRecordImage(QImage image);
    void stopRecordFormOut();

public slots:
    bool start();                       // 開啓線程
    bool stop();                        // 關閉線程

protected slots:
    void slot_captrueFrame();           // 消息循環獲取圖像
    void slot_stopCapture();            // 當正在採集中時(>>時)，關閉攝像頭會致使程序崩潰，因此採集與中止放一個線程中(消息循環)

protected slots:
    void slot_startRecord(QString filePath);        // 錄像（使用的是opencv打開的攝像頭）
    void slot_stopRecord();                         // 中止錄屏（使用的是opencv打開的攝像頭）

public:
    static QImage cvMat2QImage(const cv::Mat &mat);
    static cv::Mat image2Mat(QImage image);    // Qimage 轉 cv::Mat
    static QImage mat2Image(cv::Mat mat);      // cv::Mat 轉 QImage

private:
    cv::VideoCapture *_pVideoCapture;   // 攝像頭實例
    cv::VideoWriter *_pVideoWrite;      // 錄像實例
    QString _recordFilePath;            // 錄製文件路徑

    bool _running;                      // 線程是否運行
    bool _showProperty;                 // 是否顯示屬性參數
    double _brightness;                 // 亮度
    double _contrast;                   // 對比度
    double _saturation;                 // 飽和度
    double _hue;                        // 色調
    double _gain;                       // 增益
    double _exposure;                   // 曝光度

    int _width;                         // 寬度
    int _height;                        // 高度
    bool _recording;                    // 標誌是否正在錄像
    bool _startRecording;

    int _rotate;                        // 旋轉度數
    bool _mirror;                       // 是否翻轉
    int _fps;                           // 幀率
    int _index;                         // 幀序號

private:
    cv::VideoWriter *_pVideoWriteForOut; // 錄像實例（從外部輸入圖像，非從opencv打開攝像頭）
    QString _recordFilePathForOut;       // 錄像文件路徑（從外部輸入圖像，非從opencv打開攝像頭）

private:
    QString _windowTitle;

};

#endif // OPENCVMANAGER_H

OpenCVManager.h：錄像與播放視頻類url

...
void OpenCVManager::inputRecordImage(QImage image)
{
    if(!_startRecording)
    {
        return;
    }
    cv::Mat mat = image2Mat(image);

    if(!_recording)
    {
        QString ext = _recordFilePath.mid(_recordFilePathForOut.lastIndexOf(".") + 1);
        int cvFourcc = 0;
        if(ext == "mpg")
        {
            cvFourcc = CV_FOURCC('D','I','V','X');
            qDebug() << __FILE__ << __LINE__<< ext << "DIVX" << cvFourcc;
        }else if(ext == "avi")
        {
            cvFourcc = CV_FOURCC('M','J','P','G');
            qDebug() << __FILE__ << __LINE__<< ext << "avi" << cvFourcc;
        }else if(ext == "mp4")
        {
            // mp4目前錄製不成功（能夠生成文件，可是打開失敗）
            cvFourcc = CV_FOURCC('M','P','4','2');
            qDebug() << __FILE__ << __LINE__<< ext << "MP42" << cvFourcc;
        }
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << mat.type() << mat.channels();
        _pVideoWriteForOut->open(_recordFilePath.toStdString(), cvFourcc, _fps, cv::Size(mat.cols, mat.rows));

        std::vector<cv::Mat> listMat;
        cv::split(mat, listMat);
        std::vector<cv::Mat> listMat2;
        // 因爲opencv對avi中mat的限制大小隻能爲0xFFFF，修改源碼突破限制爲0xFFFFFFFF後
        // 在錄像時，發現錄入的mat是正確的，錄製出來通道顏色變換了，須要手動對顏色通道進行修正
        // 注意：僅限avi使用mjpg編碼格式
        // 1 2 0 偏綠 
        // 0 1 2 偏藍
        // 0 2 1 偏綠
        // 1 2 3 嚴重不對
        // 2 0 1 偏藍
        // 2 1 0 偏藍
        listMat2.push_back(listMat.at(0));
        listMat2.push_back(listMat.at(1));
        listMat2.push_back(listMat.at(2));
        cv::merge(listMat2, mat);

        _pVideoWriteForOut->write(mat);
        _recording = true;
    }else{

        std::vector<cv::Mat> listMat;
        cv::split(mat, listMat);
        std::vector<cv::Mat> listMat2;
        listMat2.push_back(listMat.at(0));
        listMat2.push_back(listMat.at(1));
        listMat2.push_back(listMat.at(2));
        cv::merge(listMat2, mat);
        _pVideoWriteForOut->write(mat);
    }
}
...


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