项目实战:Qt+Ffmpeg+OpenCV相机程序(打开摄像头、分辨率调整、翻转、旋转、亮度、拍照、录像、回放图片、回放录像)

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开发专栏:项目实战(点击传送门)

OpenCV开发专栏(点击传送门)


需求

  嵌入式windows设备上的相机程序。
  打开摄像头,兼容多种摄像头,摄像头分辨率切换(摄像头管理)。
  对图像进行翻转、旋转、亮度调整(图像基本算法管理)
  对调整后的图像进行拍照、延时拍照。
  对调整后的图像进行录像(编码录制)。
  对照片和录像进行回看(图片浏览器、视频播放器)
  长时间运行稳定。


Demo

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体验下载地址

  CSDN:https://download.csdn.net/download/qq21497936/12827160
  QQ群:1047134658(点击“文件”搜索“camera”,群内与博文同步更新)


原理

  使用ffmpeg处理摄像头、使用OpenCV处理录像和播放;


相关博客

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FFmpeg开发笔记(一):ffmpeg介绍、windows开发环境搭建(mingw和msvc)


v1.5.0功能

  • 打开摄像头,兼容多种摄像头,摄像头分辨率切换(摄像头管理)。
  • 对图像进行翻转、旋转、亮度调整(图像基本算法管理)
  • 对调整后的图像进行拍照、延时拍照。
  • 对调整后的图像进行录像(编码录制)。
  • 对照片和录像进行回看(图片浏览器、视频播放器)


Demo核心代码

FfmpegCameraManager.h:摄像头管理类

#ifndef FFMPEGCAMERAMANAGER_H
#define FFMPEGCAMERAMANAGER_H

/************************************************************\
 * 控件名称: FfmpegCameraManager, ffmpeg管理类(用于摄像头操作)
 * 控件描述:
 *          1.打开摄像头
 *          2.支持动态切换分辨率
 * 作者:红模仿    联系方式: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模块封装空类
 *    2020年09年05日     v1.1.0         ffmpeg打开摄像头,支持的动态分辨率切换
 *    2020年09年08日     v1.2.0         兼容各种摄像头,解决内存溢出bug,对最高帧率做了支持范围内的限制
 *                                     限制帧率一般为25fps(除非最大小于25fps或者最小大于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;               // 打开编码器的配置

    AVCodecContext *_pAVCodecContextForAudio;   // 音频解码器上下文
    AVCodecContext *_pAVCodecContextForVideo;   // 视频解码器上下文(不带音频)

    AVCodec * _pAVCodecForAudio;                // 音频解码器
    AVCodec * _pAVCodecForVideo;                // 视频解码器(不带音频)

    int _streamIndexForAudio;                   // 音频流序号
    int _streamIndexForVideo;                   // 视频流序号

    SwrContext *_pSwrContextForAudio;           // 音频转换上下文

    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:摄像头管理类

...
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 << "无摄像头";
        return false;
    }
    QString cameraDescription = QString("video=%1").arg(_cameraDescription);
    if(_listSizeFpsInfo.size() == 0)
    {
        LOG << "未获取到分辨率和帧率";
        return false;
    }
    // 设置分辨率
    av_dict_set(&_pAVDictionary,
                "video_size",
                QString("%1x%2").arg(_listSize.at(_currentSizeFpsIndex).width())
                                .arg(_listSize.at(_currentSizeFpsIndex).height()).toUtf8().data(),
                0);
    // 设置帧率
    int frame = _listFps.at(_currentSizeFpsIndex);

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

    LOG << "打开摄像头:" << _cameraDescription
        << "分辨率:" << _listSize.at(_currentSizeFpsIndex).width() << "x" << _listSize.at(_currentSizeFpsIndex).height()
        << "帧率:" << _listFps.at(_currentSizeFpsIndex);

    if(avformat_open_input(&_pAVFormatContext,
                           cameraDescription.toUtf8().data(),
                           _pAVInputFormat,
                           &_pAVDictionary) != 0)
    {
        LOG << "打开摄像头失败";
        return false;
    }
    LOG << "打开摄像头成功";
    _first = true;
    _opened = true;
    QTimer::singleShot(0, this, SLOT(slot_captureOneFrame()));
    return true;
}
...

OpenCVManager.h:录像与播放视频类

#ifndef OPENCVMANAGER_H
#define OPENCVMANAGER_H

/************************************************************\
 * 控件名称: OpenCVManager,OpenCV管理类
 * 控件描述:
 *          1.OpenCV操作支持
 *          2.支持录像(.avi格式)
 * 作者:红模仿    联系方式: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拍照和录像Demo
 *   2020年09月07日      v1.1.0   增加了单纯录像的接口
\************************************************************/

#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);   // 接收图像后抛出信号

public:
    bool startCapture(int usb, int width = 1280, int height = 720);
                                        // 打开摄像头, 0...
    bool startCapture(QString url, int width = 1280, int height = 720);
                                        // 打开摄像头, 网络摄像头地址
    bool stopCapture();                 // 关闭摄像头
    void startRecord(QString filePath); // 开始录像(使用的是opencv打开的摄像头)
    void stopRecord();                  // 停止录像(使用的是opencv打开的摄像头)

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

public:     // 单独的一块业务,使用的是开始录像后,从类外面输入QImage进行录像
    void startRecordFromOut(QString filePath, int fps);
    void inputRecordImage(QImage image);
    void stopRecordFormOut();

public slots:
    bool start();                       // 开启线程
    bool stop();                        // 关闭线程

protected slots:
    void slot_captrueFrame();           // 消息循环获取图像
    void slot_stopCapture();            // 当正在采集中时(>>时),关闭摄像头会导致程序崩溃,所以采集与停止放一个线程中(消息循环)

protected slots:
    void slot_startRecord(QString filePath);        // 录像(使用的是opencv打开的摄像头)
    void slot_stopRecord();                         // 停止录屏(使用的是opencv打开的摄像头)

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

private:
    cv::VideoCapture *_pVideoCapture;   // 摄像头实例
    cv::VideoWriter *_pVideoWrite;      // 录像实例
    QString _recordFilePath;            // 录制文件路径

    bool _running;                      // 线程是否运行
    bool _showProperty;                 // 是否显示属性参数
    double _brightness;                 // 亮度
    double _contrast;                   // 对比度
    double _saturation;                 // 饱和度
    double _hue;                        // 色调
    double _gain;                       // 增益
    double _exposure;                   // 曝光度

    int _width;                         // 宽度
    int _height;                        // 高度
    bool _recording;                    // 标志是否正在录像
    bool _startRecording;

    int _rotate;                        // 旋转度数
    bool _mirror;                       // 是否翻转
    int _fps;                           // 帧率
    int _index;                         // 帧序号

private:
    cv::VideoWriter *_pVideoWriteForOut; // 录像实例(从外部输入图像,非从opencv打开摄像头)
    QString _recordFilePathForOut;       // 录像文件路径(从外部输入图像,非从opencv打开摄像头)

private:
    QString _windowTitle;

};

#endif // OPENCVMANAGER_H

OpenCVManager.h:录像与播放视频类

...
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目前录制不成功(可以生成文件,但是打开失败)
            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;
        // 由于opencv对avi中mat的限制大小只能为0xFFFF,修改源码突破限制为0xFFFFFFFF后
        // 在录像时,发现录入的mat是正确的,录制出来通道颜色变换了,需要手动对颜色通道进行修正
        // 注意:仅限avi使用mjpg编码格式
        // 1 2 0 偏绿 
        // 0 1 2 偏蓝
        // 0 2 1 偏绿
        // 1 2 3 严重不对
        // 2 0 1 偏蓝
        // 2 1 0 偏蓝
        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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