是否有可能在c ++中使用Raspberry Pi相機v4l2獲得良好的FPS？

Question

我正在嘗試使用帶有Raspberry Pi相機的官方V4L2驅動程序在Raspberry Pi上流式傳輸視頻，來自C ++ on raspbian（2015-02發布），我的FPS問題很少。

目前我只是創建一個窗口並將緩沖區復制到屏幕（大約需要30ms），而select()需要大約140ms（總共5-6 fps）。 我也嘗試睡眠100毫秒，它將select()時間減少了相似的量（導致相同的fps）。 CPU負載約為5-15％。

我也嘗試從控制台（或system() ）更改驅動程序fps但它只能向下工作（例如，如果我將驅動程序fps設置為1fps，我將獲得1fps但如果我將其設置為90fps我仍然得到5- 6fps，即使驅動程序確認將其設置為90fps）。 此外，當查詢使用分辨率的FPS模式時，我得到90fps。

我包含了與V4L2相關的代碼部分（不同部分之間省略了代碼）：

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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");

主循環中的最后兩部分：

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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的各種方法，我幾乎不是專家，但似乎默認的相機設置是阻礙你的。 有許多模式和開關。 我不知道他們是通過ioctls暴露還是如何暴露，我剛剛開始。 但我不得不使用一個名為v4l-ctl的程序來為我想要的模式做好准備。 深入了解該來源和一些代碼提升應該可以讓您實現偉大。 哦，我懷疑選擇調用是一個問題，它只是在等待描述符，它很慢變得可讀。 根據模式等，可能會強制等待自動曝光等。編輯：我打算說“默認設置”，因為你已經改變了一些。 還有一些規則沒有在驅動程序中編纂。

Answer 2

像素格式很重要。 我遇到了類似的低fps問題，我花了一些時間使用V4L2 API在Go和C ++中使用我的程序進行測試。 我發現，Rpi Cam Module與H.264 / MJPG pixelformat具有良好的相關性。 我可以輕松獲得640 * 480的60fps，與YUYV / RGB等非壓縮格式相同。 但是JPEG運行速度很慢。 我只能在320 * 240時獲得4fps。 我還發現JPEG的電流更高（> 700mA），而H.264 / MJPG的電流則高於500mA。