c++ - 是否有可能在 C++ 中使用 Raspberry Pi camera v4l2 获得良好的 FPS？

Question

我正在尝试使用带有 Raspberry Pi 相机的官方 V4L2 驱动程序在 Raspberry Pi 上流式传输视频，来自 raspbian(2015-02 版本)上的 C++，但我遇到了低 FPS 问题。

目前我只是创建一个窗口并将缓冲区复制到屏幕(这需要大约 30 毫秒)，而 select() 需要大约 140 毫秒(总共 5-6 fps)。我还尝试休眠 100 毫秒，它减少了类似数量的 select() 时间(导致相同的 fps)。 CPU 负载约为 5-15%。

我还尝试从控制台(或 system())更改驱动程序 fps，但它只能向下工作(例如，如果我将驱动程序 fps 设置为 1fps，我将得到 1fps，但如果我将它设置为 90fps 我仍然得到 5-6fps，即使驱动程序确认将它设置为 90fps)。此外，在查询所用分辨率的 FPS 模式时，我得到 90fps。

我包含了与 V4L2 相关的部分代码(不同部分之间省略了代码):

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// Open device
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mFD = open(mDevName, O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);
if (mFD == -1) ErrnoExit("Open device failed");

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// Setup format
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struct v4l2_format fmt;
memset(&fmt, 0, sizeof(fmt));
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
Xioctl(VIDIOC_G_FMT, &fmt);
mImgWidth = fmt.fmt.pix.width;
mImgHeight = fmt.fmt.pix.height;
cout << "width=" << mImgWidth << " height=" << mImgHeight << "\nbytesperline=" << fmt.fmt.pix.bytesperline << " sizeimage=" << fmt.fmt.pix.sizeimage << "\n";
// For some reason querying the format always sets pixelformat to JPEG
//  no matter the input, so set it back to YUYV
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
if (Xioctl(VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1)
{
    cout << "Set video format failed : " << strerror(errno) << "\n";
}

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// Setup streaming
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struct v4l2_requestbuffers req;

memset(&req, 0, sizeof(req));

req.count = 20;
req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

if (-1 == Xioctl(VIDIOC_REQBUFS, &req))
{
    ErrnoExit("Reqbufs");
}
if (req.count < 2)
    throw "Not enough buffer memory !";
mNBuffers = req.count;
mBuffers = new CBuffer[mNBuffers];
if (!mBuffers) throw "Out of memory !";

for (unsigned int i = 0; i < mNBuffers; i++)
{
    struct v4l2_buffer buf;
    memset(&buf, 0, sizeof(buf));
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    buf.index = i;

    if (-1 == Xioctl(VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
        ErrnoExit("Querybuf");

    mBuffers[i].mLength = buf.length;
    mBuffers[i].pStart = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mFD, buf.m.offset);

    if (mBuffers[i].pStart == MAP_FAILED)
        ErrnoExit("mmap");
}

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// Start streaming
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unsigned int i;
enum v4l2_buf_type type;
struct v4l2_buffer buf;

for (i = 0; i < mNBuffers; i++)
{
    memset(&buf, 0, sizeof(buf));

    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index = i;

    if (-1 == Xioctl(VIDIOC_QBUF, &buf))
        ErrnoExit("QBUF");
}
type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

if (-1==Xioctl(VIDIOC_STREAMON, &type))
    ErrnoExit("STREAMON");

主循环的最后两部分:

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// Get frame
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FD_ZERO(&fds);
    FD_SET(mFD, &fds);
    tv.tv_sec = 3;
    tv.tv_usec = 0;

    struct timespec t0, t1;

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &t0);

    // This line takes about 140ms which I don't get
    r = select(mFD + 1, &fds, NULL, NULL, &tv);

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &t1);

    cout << "select time : " << ((float)(t1.tv_sec - t0.tv_sec))*1000.0f + ((float)(t1.tv_nsec - t0.tv_nsec))/1000000.0f << "\n";

    if (-1 == r)
    {
        if (EINTR == errno)
            continue;
        ErrnoExit("select");
    }

    if (r == 0)
        throw "Select timeout\n";

    // Read the frame
    //~ struct v4l2_buffer buf;
    memset(&mCurBuf, 0, sizeof(mCurBuf));
    mCurBuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    mCurBuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    // DQBUF about 2ms
    if (-1 == Xioctl(VIDIOC_DQBUF, &mCurBuf))
    {
        if (errno == EAGAIN) continue;
        ErrnoExit("DQBUF");
    }

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &mCaptureTime);

    // Manage frame in mBuffers[buf.index]
    mCurBufIndex = mCurBuf.index;

    break;
}

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// Release frame
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if (-1 == Xioctl(VIDIOC_QBUF, &mCurBuf))
    ErrnoExit("VIDIOC_QBUF during mainloop");

Answer 1

我一直在研究使用 picamera 的各种方法，但我算不上专家，但似乎默认相机设置是阻碍您的因素。有很多模式和开关。我不知道它们是否通过 ioctls 暴露或如何暴露，我才刚刚开始。但是我必须使用一个名为 v4l-ctl 的程序来为我想要的模式做好准备。深入了解该源代码并提升一些代码应该会让您取得成就。哦，我怀疑 select 调用是个问题，它只是在等待描述符变得可读很慢。根据模式等，可能会强制等待自动曝光等。编辑:我的意思是说“默认设置”，因为你已经改变了一些。还有一些规则没有编入驱动程序。