CV Mat转Av Frame，百分百运行！

看了网上很多关于如果把cv::Mat转为AvFrame的教程，实践下来都没有达到满意的效果，多少有些兼容性或者无法运行的问题，于是我决定查找文档，自己实现一个。同时为了致敬雷神，把自己实现的思路和完整可运行的代码贡献出来，大家一起学习

完整样例

代码同步发布在github上，欢迎大家下载运行

https://github.com/pengjeck/media-market

我相信能够运行的代码，对理解一定更有帮助

运行环境

• MacBook Pro (13-inch, M1, 2020)
• FFmpeg 4.2
• OpenCV 2.4.13.7
• Clion 2021.2

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// Created by pengjian05 on 2021/10/23.
//
#include
#include 
#include 

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#ifdef __cplusplus
}
#endif


static bool readAVPixelFormatId(const cv::Mat &mat, AVPixelFormat &format) {
    int type = mat.type();
    uchar depth = type & CV_MAT_DEPTH_MASK;
    uchar channel = 1 + (type >> CV_CN_SHIFT);

    std::cout << "type=" << type << ", depth=" << (int) depth
              << ", channel num=" << (int) channel << std::endl;

    if (depth == CV_8U) {
        if (channel == 3) {
            format = AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_BGR24;
            return true;
        } else if (channel == 4) {
            format = AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_BGRA;
            return true;
        }
    }
    return false;
}

static std::shared_ptr<AVFrame> convertToAVFrame(
        cv::Mat &mat,
        const AVPixelFormat &target_format) {
    AVPixelFormat src_format = AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_NONE;
    if (!readAVPixelFormatId(mat, src_format)) {
        std::cout << "read av pixel src_format id failed." << std::endl;
        return nullptr;
    }

    std::shared_ptr<AVFrame> frame(
            av_frame_alloc(), [](auto p) { av_frame_free(&p); });

    frame->format = target_format;
    frame->width = mat.cols;
    frame->height = mat.rows;
    int ret = av_frame_get_buffer(frame.get(), 32);
    if (ret < 0) {
        std::cout << "Could not allocate the video frame data." << std::endl;
        return nullptr;
    }

    ret = av_frame_make_writable(frame.get());
    if (ret < 0) {
        std::cout << "Av frame make writable failed." << std::endl;
        return nullptr;
    }

    SwsContext *swsctx = sws_getContext(
            frame->width,
            frame->height,
            src_format,
            frame->width,
            frame->height,
            target_format,
            SWS_BILINEAR,
            nullptr,
            nullptr,
            nullptr);

    const int stride[4] = {static_cast<int>(mat.step[0])};

    int scale_res = sws_scale(
            swsctx,
            &mat.data,
            stride,
            0,
            mat.rows,
            frame->data,
            frame->linesize);
    std::cout << "sws scale res=" << scale_res << std::endl;

    return frame;
}

static std::shared_ptr<AVFrame> read_frame(
        const std::string &file_name,
        const AVPixelFormat &target_format) {
    cv::Mat mat = cv::imread(file_name, cv::IMREAD_UNCHANGED);
    return convertToAVFrame(mat, target_format);
}

int main() {
    AVPixelFormat target_pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUVA420P;
    const std::shared_ptr<AVFrame> &frame = read_frame(
            "../resources/background_earth_landscape.jpg", target_pix_fmt);
    std::cout << "target image width=" << frame->width
              << ", image height=" << frame->height << std::endl;
    return 1;
}

过程拆解

用opencv 读取图片

这一步是通过opencv的imread获取到cv::Mat，这样才有后面可以用来转换的数据
核心代码就一行

cv::Mat mat = cv::imread(file_name, cv::IMREAD_UNCHANGED);

这里IMREAD_UNCHANGED表示的，8bit的位深，不改变图片本来的颜色通道，原图是rgba，出来还是rgba。但如果是IMREAD_GRAYSCALE，图片则会被强制转为灰度图片。

获取原图的AVPixelFormat

我们计划是使用sws_scale来实现转换的，这个函数的签名如下：

int sws_scale(struct SwsContext *c, const uint8_t *const srcSlice[],
              const int srcStride[], int srcSliceY, int srcSliceH,
              uint8_t *const dst[], const int dstStride[]);

sws_scale的第一个参数就是SwsContext，这个就是用来实现格式转换的上下文context，context要求输入源图的pixel format和目标图的pixel format

获取原图的pixel format，需要将Mat.type做一个转换，这里我们用了下面的函数：

static bool readAVPixelFormatId(const cv::Mat& mat, AVPixelFormat& format) {
    int type = mat.type();
    uchar depth = type & CV_MAT_DEPTH_MASK;
    uchar channel = 1 + (type >> CV_CN_SHIFT);

    LOG(INFO) << "type=" << type << ", depth=" << (int)depth
              << ", channel num=" << (int)channel;

    if (depth == CV_8U) {
        if (channel == 3) {
            format = AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_BGR24;
            return true;
        } else if (channel == 4) {
            format = AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_BGRA;
            return true;
        }
    }
    return false;
}

根据mat.type的定义，分别获取位深和通道数量，然后根据这两个参数映射到不同的AVPixelFormat，这里需要注意的是，opencv的图片都是bgr的，而不是rgb的，所以输出也需要选择AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_BGR24，而不是AVPixelFormat::AV_PIX_FMT_RGB24。

创建sws_getContext

最重要的是高宽和像素格式

    SwsContext* swsctx = sws_getContext(
            frame->width,
            frame->height,
            src_format,
            frame->width,
            frame->height,
            target_format,
            SWS_BILINEAR,
            nullptr,
            nullptr,
            nullptr);

开始转换

int scale_res = sws_scale(
            swsctx,
            &mat.data,
            stride,
            0,
            mat.rows,
            frame->data,
            frame->linesize);

到这里，你就得到了由cv::Mat转换而来的AvFrame了。