使用V4L2命令获取一帧摄像头源数据

1. 介绍

V4L2是Linux下的视频设备驱动框架，它提供了一套统一的接口，使得应用程序可以通过统一的接口访问各种视频设备。

下面介绍如何使用V4L2命令获取一帧摄像头源数据。

2. 使用V4L2命令获取一帧摄像头源数据

2.1. 获取摄像头设备名称

使用v4l2-ctl --list-devices命令获取摄像头设备名称，如下所示：

$ sudo v4l2-ctl --list-devices
Integrated Camera: Integrated C (usb-0000:0b:00.0-2):
        /dev/video0     # 我们需要的摄像头设备名称
        /dev/video1
        /dev/video2
        /dev/video3
        /dev/media0
        /dev/media1

2.2. 获取摄像头格式

使用v4l2-ctl --list-formats-ext命令获取摄像头格式，如下所示：

$ sudo v4l2-ctl --list-formats-ext -d /dev/video0
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
        Type: Video Capture

        [0]: 'MJPG' (Motion-JPEG, compressed)
                Size: Discrete 1280x720
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 320x180
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 320x240
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 352x288
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 424x240
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 640x360
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 640x480
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 848x480
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 960x540
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        [1]: 'YUYV' (YUYV 4:2:2)    # 我们需要的摄像头格式，既单引号里的内容
                Size: Discrete 640x480
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 320x180
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 320x240
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 352x288
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 424x240
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 640x360
                        Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
                Size: Discrete 848x480
                        Interval: Discrete 0.050s (20.000 fps)
                Size: Discrete 960x540
                        Interval: Discrete 0.067s (15.000 fps)
                Size: Discrete 1280x720     # 我们需要的摄像头分辨率
                        Interval: Discrete 0.100s (10.000 fps)

比如，上面的输出表示摄像头支持MJPG和YUYV两种格式，单引号里面的是格式名称，括号里面的是格式描述，比如MJPG格式是Motion-JPEG, compressed，表示MJPG格式是压缩的Motion-JPEG格式。我们选择YUYV格式。

2.3. 获取摄像头图像

使用下面的命令，获取摄像头图像：

$ v4l2-ctl --stream-mmap --stream-count=1 -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=1280,height=720,pixelformat=YUYV --stream-to=output.yuv

若无权限，可使用sudo命令，如下所示：

$ sudo v4l2-ctl --stream-mmap --stream-count=1 -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=1280,height=720,pixelformat=YUYV --stream-to=output.yuv

下面是命令的详细说明：

--stream-mmap：使用mmap方式获取摄像头图像数据，也就是说，摄像头图像数据会被映射到用户空间，用户空间可以直接访问摄像头图像数据。
--stream-count=1：获取一帧摄像头图像数据。
-d /dev/video0：指定摄像头设备名称。这个名称可以通过v4l2-ctl --list-devices命令获取。
--set-fmt-video=width=1280,height=720,pixelformat=YUYV：指定摄像头图像格式，这里我们选择YUYV格式，分辨率为1280x720。
- 注意，这里的格式必须一一对应。
--stream-to=output.yuv：将摄像头图像数据保存到output.yuv文件中。

3. 查看摄像头图像

3.1 使用ffmpeg命令查看摄像头图像

使用ffmpeg命令查看摄像头图像，如下所示：

$ ffmpeg -pix_fmt yuyv422 -s 1280x720 -i output.yuv result.jpg

3.2 在Windows下查看摄像头图像

在Windows下查看摄像头图像，可以使用7yuv软件(http://datahammer.de/)。

打开软件后，点击File->Open，选择output.yuv文件打开。设置Format为YUV422 YUYV，Width为1280，Height为720。此时，就可以看到摄像头图像了。

注意：这里均假设摄像头图像格式为YUYV，分辨率为1280x720。如果不是这样，需要根据实际情况修改命令参数。
比如我是用了一个Bayer RG10格式的摄像头，这时上面的对应的位置都要更换。7yuv这个软件也可以查看Bayer类型的图像，但是没有我需要的RG10的格式，因此如果你也是这种格式，注意除了Format要设置为Bayer RGGB 16-bit，Width和Height要设置为摄像头的分辨外，还要设置Bits为10或更低。