GTK渲染攝像頭圖像數(shù)據(jù)

1.GDK簡介

繪圖工具集(GDK，Graphics Drawing Kit)是在GTK+ 和特定操作系統(tǒng)的應(yīng)用編程接口(API,Application Program Interface)之間的低級繪圖制層—— Linux的API是Xlib。由于GTK和機器的API之間沒有直接接口，移植GTK+就成為移植GLIB和GDK的問題。GDK提供像元的繪制能力以及低層的窗口建立和處理能力。對許多應(yīng)用來說，使用構(gòu)件時最方便的，但是，如果你想用GTK+編寫模擬時鐘的應(yīng)用程序，由于它沒有繪制時鐘表面的能力，實現(xiàn)這樣的任務(wù)就有困難了。使用帶GDK的繪圖區(qū)(drawing area)構(gòu)件代替封裝(canned)的構(gòu)件，即可繪制出任何你需要繪制的內(nèi)容。

2.繪圖子程序

使用GDK子程序編寫應(yīng)用程序并不比直接使用Xlib好多少。幸運的是，GTK+提供一種構(gòu)件，即繪圖區(qū)(drawing area)構(gòu)件。你可以用它來建立需要的手工繪圖的應(yīng)用。可以像使用其它GTK+構(gòu)件一樣使用繪圖區(qū)構(gòu)件。而且，使用該構(gòu)件建立依賴圖形的應(yīng)用也足夠靈活，這種方法的優(yōu)點是可以在同一應(yīng)用中使用GTK+和GDK。GTK+提供菜單、工具條和其它構(gòu)件，支持在繪圖區(qū)構(gòu)件內(nèi)進行繪圖，而GDK則提供用于繪制線、框、像元、圓和其它圖形的API。

每個GDK子程序至少取兩個參數(shù)：可繪制區(qū)(GdkDrawable)和GDKGC。GdkDrawable表示可以在他上面進行繪圖的區(qū)域，GDKGC包函數(shù)顏色和字體信息以及其它繪圖信息。

3.Linux下攝像頭編程

V4L2是Video for linux2的簡稱，為linux中關(guān)于視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動。在Linux中，視頻設(shè)備是設(shè)備文件，可以像訪問普通文件一樣對其進行讀寫，攝像頭在/dev/video*下，如果只有一個視頻設(shè)備，通常為/dev/video0。

V4L2是針對uvc免驅(qū)usb設(shè)備的編程框架 ，主要用于采集usb攝像頭等。

• 攝像頭框架編程步驟

(1)打開攝像頭設(shè)備(/dev/video0 、/dev/video1 )。
(2)設(shè)置圖像格式：VIDIOC_S_FMT(視頻捕獲格式、圖像顏色數(shù)據(jù)格式、圖像寬和高)。
(3)申請緩沖區(qū)：VIDIOC_REQBUFS(緩沖區(qū)數(shù)量、緩沖映射方式、視頻捕獲格式)。
(4)將緩沖區(qū)映射到進程空間：VIDIOC_QUERYBUF(要映射的緩沖區(qū)下標(biāo)、緩沖映射方式、視頻捕獲格式)。
(5)將緩沖區(qū)添加到隊列中：VIDIOC_QBUF(映射的緩沖區(qū)下標(biāo)、緩沖映射方式、視頻捕獲格式)。
(6)開啟攝像頭采集：VIDIOC_STREAMON (視頻捕獲格式)。
(7)從采集隊列中取出圖像數(shù)據(jù)VIDIOC_DQBUF，進行圖像渲染。

• 攝像頭采集示例

#include 
#include  //攝像頭頭文件
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "camera.h"
/*攝像頭初始化*/
int Camera_Init(struct _CAMERA *video_info)
{
	int i=0;
	/*1.打開攝像頭設(shè)備*/
	int fd=open(VIDEO_DEV,2);
	if(fd<0)return -1;//攝像頭打開失敗
	/*2.設(shè)置攝像頭捕獲格式*/
	struct v4l2_format v4l2fmt;
	memset(&v4l2fmt,0,sizeof(v4l2fmt));//初始化結(jié)構(gòu)體
	v4l2fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//視頻捕獲格式
	v4l2fmt.fmt.pix.width=640;//圖像寬度
	v4l2fmt.fmt.pix.height=480;//圖像高度
	v4l2fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV;//YUYV顏色編碼格式
	if(ioctl(fd,VIDIOC_S_FMT,&v4l2fmt))return -2;//設(shè)置格式失敗
	printf("采集圖像大小:%d*%dn",v4l2fmt.fmt.pix.width,v4l2fmt.fmt.pix.height);
	video_info->image_w=v4l2fmt.fmt.pix.width;
	video_info->image_h=v4l2fmt.fmt.pix.height;
	/*3.申請緩沖區(qū)*/
	struct v4l2_requestbuffers v4l2reqbuf;
    memset(&v4l2reqbuf,0,sizeof(v4l2reqbuf));//初始化結(jié)構(gòu)體
	v4l2reqbuf.count=4;//申請的緩沖區(qū)個數(shù)
	v4l2reqbuf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//視頻捕獲格式
	v4l2reqbuf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;//內(nèi)存映射
	if(ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&v4l2reqbuf))return -3;//申請緩沖區(qū)失敗
	printf("申請的緩沖區(qū)個數(shù):%dn",v4l2reqbuf.count);
	/*4.將緩沖區(qū)映射到進程空間*/
	struct v4l2_buffer v4l2buf;
	memset(&v4l2buf,0,sizeof(v4l2buf));//初始化結(jié)構(gòu)體
	v4l2buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//視頻捕獲格式
	v4l2buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;//內(nèi)存映射
	for(i=0;ivideo_buff[i]=mmap(NULL,v4l2buf.length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,v4l2buf.m.offset);
		printf("video_buff[%d]=%pn",i,video_info->video_buff[i]);
	}
	video_info->video_len=v4l2buf.length;//yuv圖像數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)
	printf("yuv_size=%dn",video_info->video_len);
	/*5.將映射的空間添加到采集隊列*/
	memset(&v4l2buf,0,sizeof(v4l2buf));//初始化結(jié)構(gòu)體
	v4l2buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//視頻捕獲格式
	v4l2buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;//內(nèi)存映射
	for(i=0;ivideo_fd=fd;//攝像頭描述符
	return 0;//初始化成功返回0
}
;i++)>;i++)>

4.GDK渲染

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include "camera.h"
struct _CAMERA video_info;/*設(shè)備結(jié)構(gòu)體信息*/
int width,height;//圖像寬高
guchar *rgbbuf=NULL;//保存rgb顏色數(shù)據(jù)
GtkWidget *drawarea;

int on_delete_event(GtkWidget *widget,GdkEvent *event,gpointer data)
{  
	/*釋放資源*/
	g_print("釋放資源n");
	for(int i=0;i<4;i++)
	{
		munmap(video_info.video_buff[i],video_info.video_len);
	}
	free(rgbbuf);
	close(video_info.video_fd); 
	gtk_main_quit();
	return FALSE;
}


int draw_image(GtkWidget *widget,GdkEvent *event,gpointer data)
{ 
 	gdk_draw_rgb_image(widget->window,widget->style->fg_gc[GTK_STATE_NORMAL],0,0,width,height,GDK_RGB_DITHER_NONE,rgbbuf,width*3);
	return FALSE;
}
/*YUYV轉(zhuǎn)RGB888*/
void yuv_to_rgb(unsigned char *yuv_buffer,unsigned char *rgb_buffer,int iWidth,int iHeight)
{
	int x;
	int z=0;
	unsigned char *ptr = rgb_buffer;
	unsigned char *yuyv= yuv_buffer;
	for (x = 0; x < iWidth*iHeight; x++)
	{
		int r, g, b;
		int y, u, v;
		if (!z)
		y = yuyv[0] << 8;
		else
		y = yuyv[2] << 8;
		u = yuyv[1] - 128;
		v = yuyv[3] - 128;
		b = (y + (359 * v)) >> 8;
		g = (y - (88 * u) - (183 * v)) >> 8;
		r = (y + (454 * u)) >> 8;
		*(ptr++) = (b > 255) ? 255 : ((b < 0) ? 0 : b);
		*(ptr++) = (g > 255) ? 255 : ((g < 0) ? 0 : g);
		*(ptr++) = (r > 255) ? 255 : ((r < 0) ? 0 : r);
		if(z++)
		{
			z = 0;
			yuyv += 4;
		}
	}
}


int read_data(GtkWidget * widget,GdkEvent * event,gpointer data)
{    
	/*讀取攝像頭圖像數(shù)據(jù)*/
	struct v4l2_buffer v4l2buf;
	memset(&v4l2buf,0,sizeof(v4l2buf));
	//初始化結(jié)構(gòu)體
	v4l2buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//視頻捕獲格式
	v4l2buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;//內(nèi)存映射
	if(ioctl(video_info.video_fd,VIDIOC_DQBUF,&v4l2buf)==-1)
	{
		printf("Dqbuf failedn");
		return FALSE;
	}
	//將yuyv轉(zhuǎn)換為rgb24
	yuv_to_rgb(video_info.video_buff[v4l2buf.index],rgbbuf,width,height);
	/*保證線程安全，上鎖*/
	gdk_threads_enter();
	gdk_draw_rgb_image(drawarea->window,drawarea->style->fg_gc[GTK_STATE_NORMAL],0,0,width,height,GDK_RGB_DITHER_NONE,rgbbuf,width*3);
	/*保證線程安全，釋放*/
	gdk_threads_leave();
	ioctl(video_info.video_fd,VIDIOC_QBUF,&v4l2buf);//將緩沖區(qū)添加回采集隊列
	return TRUE;
}


int main (int argc,char *argv[])
{
	/*攝像頭初始化*/
	int ret=Camera_Init(&video_info);
	if(ret)
	{
		printf("攝像頭打開失敗ret=%dn",ret);
		return 0;
	}
	/*圖像寬高*/
	width=video_info.image_w;
	height=video_info.image_h;
	rgbbuf=malloc(width*height*3);
	/* init Gtk */
	GtkWidget *window;
	/*gtk初始化*/
	gtk_init(&argc,&argv);
	/*創(chuàng)建窗口*/
	window=gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);
	gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window),"攝像頭采集");
	/*固定窗口大小*/
	gtk_window_set_resizable (GTK_WINDOW(window),FALSE);
	
	/*連接信號*/
	g_signal_connect(G_OBJECT(window),"destroy",G_CALLBACK(on_delete_event),NULL);

	/*初始化gdk的rgb*/
	gdk_rgb_init();
	gtk_widget_push_visual(gdk_rgb_get_visual());
	gtk_widget_push_colormap(gdk_rgb_get_cmap());
	/*創(chuàng)建繪圖區(qū)域*/
	drawarea=gtk_drawing_area_new();
	gtk_widget_pop_visual();
	gtk_widget_pop_colormap();
	
	gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window),drawarea);
	g_signal_connect(G_OBJECT(drawarea),"expose_event",G_CALLBACK(draw_image),NULL);
	guint id=gtk_idle_add((GtkFunction)read_data,NULL);
	/*設(shè)置窗口大小*/
	gtk_widget_set_size_request(GTK_WIDGET(drawarea),width,height);
	gtk_widget_show_all(window);
	gtk_main();
	gdk_threads_leave();
	return 0;
}

審核編輯：湯梓紅