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树莓派开发笔记(九)：基于CSI口的摄像头拍照程序(同样适用USB摄像头)

前话

前面开发完GPIO口的功能，还剩下2个接口，一个是摄像头，一个是显示屏。本篇我们开发一个基于CSI接口的摄像头拍照程序。

Demo：摄像头CSI的拍照程序

树莓派摄像头

笔者买的不是USB网络摄像头，而是通过扩展排线插入摄像头，摄像头参数和结构如下：

接线图

启用摄像头

sudo raspi-config

然后重启树莓派。

使用raspistill命令行操作摄像头

raspistill在指定的时间运行摄像头，而且如果需要可以捕获JPG图片。

命令格式：raspistill [options]

图像参数与命令

图像参数与命令
-?, --help : 帮助文档
-w, --width : 设置图像宽度 <尺寸>
-h, --height : 设置图像高度 <尺寸>
-q, --quality : 设置jpeg品质 <0到100>
-r, --raw : 增加raw原始拜尔数据到JPEG元数据
-o, --output : 输出文件名 <文件名>，如果要写到stdout，使用`-o -`，如果不特别指定，图像文件不会被保存
-l, --latest : 链接最近的完整图像到指定文件 <文件名>
-v, --verbose : 在运行摄像头时输出详细信息
-t, --timeout : 拍照和关闭时的延时指定，未指定时默认是5s
-th, --thumb : 设置预览图（小图）参数（包括X、Y、品质）或者不设置
-d, --demo : 运行一个demo模式（cycle through range of camera options, no capture），括号里的我可以理解成循环测试模式吗？
-e, --encoding : 编码来输出指定格式文件 （jpg, bmp, gif, png）
-x, --exif :将可交换图像文件应用到捕获中（格式：`key=value`）或者不设置
-tl, --timelapse : 间隔拍摄，每<ms>拍摄一张图片
-fp, --fullpreview : 用静态捕捉分辨率运行预览（可能会减小预览帧率）
-k, --keypress : 按键触发，按`ENTER`键拍照，按`X`然后`ENTER`键退出
-s, -signal : 信号触发，等待另一个进程信号来拍摄一张照片
-g, -gl : 绘制预览到文本，而不是使用视频渲染组件（啥意思？）
-gc, --glcapture : 捕获GL帧buffer而不是摄像机图像
-set, --settings : 检索摄像机设置值然后写出到stdout
-cs, --camselect : 选择摄像头设备 <数字>，默认0
-bm, --burst : 运行burst capture mode

预览参数与命令

-p, --preview : 预览窗口大小设置 <x,y,w,h>
-f, --fullscreen : 全屏幕预览模式
-op, --opacity : 预览窗口透明度 （0-255）
-n, --nopreview : 不显示预览窗口

图像参数与命令2

-sh, --sharpness : 设置图像锐度 （-100 到 100）
-co, --contrast : 设置图像对比度 （-100 到 100）
-br, --brightness : 设置图像亮度 （0 到 100）
-sa, --saturation : 设置图像饱和度 （-100 到 100）
-ISO, --ISO : 设置摄像头感光度
-vs, --vstab : Turn on video stabilisation 开启摄像头防抖模式（是这个意思吗？）
-ev, --ev : 设置EV补偿
-ex, --exposure : 设置曝光模式（参见提示）
-awb, --awb : 设置AWB模式（参见提示）
-ifx, --imxfx : 设置图像效应（参见提示）
-cfx, --colfx : 设置色彩效应（参见提示）
-mm, --metering : 设置测光模式（参见提示）
-rot, --rotation : 设置图像旋转 （0到359）
-hf, --hflip : 设置水平翻转 horizontal flip
-vf, --vflip : 设置垂直翻转 vertical flip
-roi, --roi : 设置interest区域 （啥叫interset?）
--ss, --shutter : 设置快门速度，微秒
--awbg, --awbgains : 设置AWB阈值， AWB模式必须关闭
--drc, --drc : 设置DRC水平

提示

曝光模式选项：

auto - 自动曝光模式
night - 夜间拍摄模式
nightpreview - 夜间预览拍摄模式
backlight - 逆光拍摄模式
spotlight - 聚光灯拍摄模式
sports - 运动拍摄模式
snow - 雪景拍摄模式
beach - 海滩拍摄模式
verylong - 长时间曝光拍摄模式
fixedfps - 帧约束拍摄模式
antishake - 防抖模式
fireworks - 烟火拍摄模式

自动白平衡选项：

off - 关闭白平衡测算
auto - 自动模式（默认）
sun - 日光模式
cloud - 多云模式
shade - 阴影模式
tungsten - 钨灯模式
fluorescent - 荧光灯模式
incandescent - 白炽灯模式
flash - 闪光模式
horizon - 地平线模式

图像特效选项：

none - 无特效（默认）
negative - 反色图像
solarise - 曝光过度图像
posterize - 色调图像
whiteboard - 白板特效
blackboard - 黑板特效
sketch - 素描风格特效
denoise - 降噪图像
emboss - 浮雕图像
oilpaint - 油画风格特效
hatch - 草图特效
gpen - 马克笔特效
pastel - 柔化风格特效
watercolour - 水彩风格特效
film - 胶片颗粒风格特效
blur - 模糊图像
saturation - 色彩饱和图像
colourswap - 暂未可用
washedout - 暂未可用
posterise - 暂未可用
colourpoint - 暂未可用
colourbalance - 暂未可用
cartoon - 暂未可用

测光模式选项：

average - 全画面平衡测光
spot - 点测光
backlit - 模拟背光图像
matrix - 阵列测光

预览参数与命令2

-gs, -glscene : GL屏幕尺寸等参数
-gw, -glwin : GL窗口参数

命令1：两秒钟（时间单位为毫秒）延迟后拍摄一张照片，并保存为 image.jpg

raspistill -t 2000 -o image.jpg

命令2：拍摄一张自定义大小的照片。

raspistill -o image.jpg -w 640 -h 480

命令3：降低图像质量，减小文件尺寸。

raspistill -o image.jpg -q 5

命令4：强制使预览窗口出现在坐标为100,100 的位置，并且尺寸为宽300和高200像素。(注意：实测未出现预览窗口)

raspistill -o image.jpg -p 100,100,300,200

命令5：禁用预览窗口。

raspistill -o image.jpg -n

命令6：将图像保存为 PNG 文件（无损压缩格式，但是要比 JPEG 速度慢）。注意，当选择图像编码时，文件扩展名将被忽略。

raspistill -o image.png -e png

命令7：向 JPEG 文件中添加一些 EXIF 信息。该命令将会把作者名称标签设置为Dreamcolor，GPS海拔高度为123.5米。

raspistill -o image.jpg -x IFD0.Artist=Dreamcolor -x GPS.GPSAltitude=1235/10

命令8：设置浮雕风格图像特效。

raspistill -o image.jpg -ifx emboss

命令9：设置 YUV 图像的 U 和 V 通道为指定的值（128:128 为黑白图像）

raspistill -o image.jpg -cfx 128:128

命令10：仅显示两秒钟预览图像，而不对图像进行保存。

raspistill -t 2000

命令11：间隔获取图片，在 10 分钟（10 分钟 = 600000 毫秒）的时间里，每 10 秒获取一张，并且命名为 image_number_1_today.jpg，image_number_2_today.jpg...的形式。

raspistill -t 600000 -tl 10000 -o image_num_%d_today.jpg

命令12：获取一张照片并发送至标准输出设备

raspistill -t 2000 -o -

命令13：获取一张照片并保存为一个文件

raspistill -t 2000 -o - > my_file.jpg

关键代码

初始化

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    ui->label_photo->setGeometry(0,0,400,400);
    connect(&_photo, SIGNAL(takeAPhotoReply(QPixmap)), this, SLOT(takeAPhonoReply(QPixmap)));
}

拍照功能

void MainWindow::on_pushButton_phono_clicked()
{
    _photo.takeAPhoto();
}

模块代码

Photo.h

#ifndef PHOTO_H
#define PHOTO_H
#include <QObject>
#include <QPixmap>
class Photo : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Photo(QObject *parent = 0);
    void setTempFilePath(QString path = QString());
    void clearArgs();

signals:
    void takeAPhotoReply(QPixmap pixmap);
public slots:
    QPixmap takeAPhoto(int time = 0, int width = 1920, int height = 1080);
private:
    void doCmd();
private:
    QString _cmd;
    QStringList _args;
    QString _path;
    int _width;
    int _height;
    int _time;
};
#endif // PHOTO_H

Photo.cpp

#include "photo.h"
#include <QDebug>
#include <QProcess>
#include <QPixmap>
#include <QApplication>
Photo::Photo(QObject *parent)
    : QObject(parent)
{
    _cmd = "raspistill -n ";
}
void Photo::setTempFilePath(QString path)
{
    _path = path;
}
void Photo::clearArgs()
{
    _args.clear();
}
QPixmap Photo::takeAPhoto(int time, int width, int height)
{
    …
    doCmd();
    …
    emit takeAPhotoReply(pixmap);
    return pixmap;
}
void Photo::doCmd()
{
    …
    QProcess p;
    p.execute(cmd);
    …
}

运行效果

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