video4linux(v4l)使用摄像头的实例基础教程与体会(顶)
第4步获得采集到的图像数据
。
这一步是使用v4l比较重要的一步，涉及到几个函数的编写。当然使用v4l就是为了要获得图像，所以这一步很关键，但是当你获得了图像数据后，还需要根据你想要达到的目的和具体情况做进一步的处理，也就是第5步所做的事情，这些内容将在后面第三部分提到。这里讲如何获得采集到的数据。
如前所述获得图像的方式有两种，分别是直接读取设备和使用mmap内存映射，而通常大家使用的方法都是后者。
1）.直接读取设备
直接读设备的方式就是使用read()函数，我们先前定义的
extern int v4l_grab_picture(v4l_device *, unsigned int);函数就是完成这个工作的，它的实现也很简单。
int v4l_grab_picture(v4l_device *vd, unsighed int size)
{
if(read(vd-fd,&(vd->map),size)==0)return -1;
return 0；
}
该函数的使用也很简单，就是给出图像数据的大小，vd->map所指向的数据就是图像数据。而图像数据的大小你要根据设备的属性自己计算获得。
2）.使用mmap内存映射来获取图像
在这部分涉及到下面几个函数，它们配合来完成最终图像采集的功能。
extern int v4l_mmap_init(v4l_device *);该函数把摄像头图像数据映射到进程内存中，也就是只要使用vd->map指针就可以使用采集到的图像数据（下文详细说明）
extern int v4l_grab_init(v4l_device *, int, int);该函数完成图像采集前的初始化工作。
extern int v4l_grab_frame(v4l_device *, int);该函数是真正完成图像采集的一步，在本文使用了一个通常都会使用的一个小技巧，可以在处理一帧数据时同时采集下一帧的数据，因为通常我们使用的摄像头都可以至少存储两帧的数据。
extern int v4l_grab_sync(v4l_device *);该函数用来完成截取图像的同步工作，在截取一帧图像后调用，返回表明一帧截取结束。
下面分别介绍这几个函数。
mmap()
系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必在调用read()，write()等操作。两个不同进程A、B共享内存的意思是，同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A可以即时访问进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然。
采用共享内存通信的一个显而易见的好处是减少I/O操作提高读取效率，因为使用mmap后进程可以直接读取内存而不需要任何数据的拷贝。
mmap的函数原型如下
void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset )
addr：共享内存的起始地址，一般设为0，表示由系统分配。
len:指定映射内存的大小。在我们这里，该值为摄像头mbuf结构体的size值，即图像数据的总大小。
port：指定共享内存的访问权限 PROT_READ(可读)，PROT_WRITE（可写）
flags：一般设置为MAP_SHARED
fd：同享文件的文件描述符。
介绍完了mmap的使用，就可以介绍上文中定义的函数extern int v4l_mmap_init(v4l_device *);了。先给出这个函数的代码，再做说明。
int v4l_mmap_init(v4l_device *vd)
{
if (v4l_get_mbuf(vd) < 0)
return -1;
if ((vd->map = mmap(0, vd->mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, vd->fd, 0)) < 0) {
perror("v4l_mmap_init:mmap");
return -1;
}
return 0;
}
这个函数首先使用v4l_get_mbuf(vd)获得一个摄像头重要的参数，就是需要映射内存的大小，即vd->mbuf.size，然后调用mmap，当我们在编程是调用v4l_mmap_init后，vd.map指针所指向的内存空间即为我们将要采集的图像数据。
获得图像前的初始化工作v4l_grab_init();该函数十分简单直接粘上去，其中将。vd->frame_using[0]和vd->frame_using[1]都设为FALSE，表示两帧的截取都没有开始。
int v4l_grab_init(v4l_device *vd, int width, int height)
{
vd->mmap.width = width;
vd->mmap.height = height;
vd->mmap.format = vd->picture.palette;
vd->frame_current = 0;
vd->frame_using[0] = FALSE;
vd->frame_using[1] = FALSE;
return v4l_grab_frame(vd, 0);
}
真正获得图像的函数extern int v4l_grab_frame(v4l_device *, int);
int v4l_grab_frame(v4l_device *vd, int frame)
{
if (vd->frame_using[frame]) {
fprintf(stderr, "v4l_grab_frame: frame %d is already used.\n", frame);
return -1;
}
vd->mmap.frame = frame;
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap)) < 0) {
perror("v4l_grab_frame");
return -1;
}
vd->frame_using[frame] = TRUE;
vd->frame_current = frame;
return 0;
}
读到这里，应该觉得这个函数也是相当的简单。最关键的一步即为调用ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap))，调用后相应的图像就已经获取完毕。其他的代码是为了完成双缓冲就是截取两帧图像用的，可以自己理解下。
在截取图像后还要进行同步操作，就是调用extern int v4l_grab_sync(v4l_device *);函数，该函数如下
int v4l_grab_sync(v4l_device *vd)
{
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &(vd->frame_current)) < 0) {
perror("v4l_grab_sync");
}
vd->frame_using[vd->frame_current] = FALSE;
return 0;
}
该函数返回0说明你想要获取的图像帧已经获取完毕。
图像存在了哪里？
最终我们使用v4l的目的是为了获取设备中的图像，那么图像存在哪里？从上面的文章可以知道，vd.map指针所指就是你要获得的第一帧图像。图像的位置，存在vd.map+vd.mbuf.offsets[vd.frame_current]处。其中vd.frame_current=0，即为第一帧的位置，vd.frame_current=1，为第二帧的位置。
2 上述v4l库使用的方法
给出了上述的一些代码，这里用一些简单的代码表明如何来使用它。上文中已经说过将相关结构体和函数的定义放到一个名为v4l.h的文件中，相关函数的编写放在一个名为v4l.c的文件。
现在我们要使用它们。
使用的方法很简单，你创建一个.c文件，假设叫test.c吧，那么test.c如下
//test.c
include “v4l.h”
...
v4l_device vd;
void main()
{
v4l_open(DEFAULT_DEVICE,&vd);
v4l_mmap_init(&vd);
v4l_grab_init(&vd,320,240);
v4l_grab_sync(&vd);//此时就已经获得了一帧的图像，存在vd.map中
while(1)
{
vd.frame_current ^= 1;
v4l_grab_frame(&vd, vd.frame_current);
v4l_grab_sync(&vd);
图像处理函数（vd.map+vd. vd.map+vd.mbuf.offsets[vd.frame_current]）；
//循环采集，调用你设计的图像处理函数来处理图像
//其中vd.map+vd. vd.map+vd.mbuf.offsets[vd.frame_current]就是图像所在位置。
}
}
3 有关获取的图像的一些问题
问：我获取到的图像究竟长什么样？
答：每个摄像头获取的图像数据的格式可能都不尽相同，可以通过picture. palette获得。获得的图像有黑白的，有yuv格式的，RGB格式的，也有直接为jpeg格式的。你要根据实际情况，和你的需要对图像进行处理。比如常见的，如果你要在嵌入式的LCD上显示假设LCD是RGB24的，但是你获得图像是YUV格式的那么你就将他转换为RGB24的。具体的转换方法可以上网查找，也可参考前面提到过的effectTV中的相关代码。
问：如何显示图像或将图像保存？
答：假设你采集到的图像为RGB24格式的，我接触过的可以使用SDL库显示（网络上很流行的叫spcaview的软件就是这样的，不过它将图像数据压缩为jpeg的格式后显示，这个软件也被经常的移植到一些嵌入式平台使用，如ARM的）。当然也可以使用嵌入式linux的Framebuffer直接写屏显示。将图像保存可以用libjpeg将其保存为jpeg图片直接存储，相关的使用方法可以上网查找。也可以使用一些视频编码，将其编码保存（我希望学习一下相关的技术因为我对这方面一点不懂，如果你有一些资料可以推荐给我看，我十分想看一看）。
一边写文章一边才发现自己很菜，因为很多都是参考别人的文章，而自己想写出来去一落键盘就写不出什么。就写这么多，因为我只会这么多。高手见笑，新手和我一样我们互相讨论