本编利用Qt实现一个网络摄像头功能，包含一个服务端和一个客户端，服务端用于将USB摄像头转换为一个IP摄像头，当有客户端连接时，将其捕获到的图像通过TCP发送出去；客户端运行在Linux板子上，用于查看摄像头的实时画面。

1 必备基础知识

本篇需要编写一个服务器和客户端，关于TCP服务器/客户端的基础知识，可参考这篇：Linux进程间通信详解(七) socket套接字基础

注意，Qt中对Socket的操作进行了进一步的封装，其基本思想还是一样的。

下面就来看一下Qt中如何实现TCP Socket通信。

1.1 QTcpSocket与QTcpServer

QTcpSocket，在Qt中，Socket被封装成了QTcpSocket，可以用它实现TCP客户端的功能，以及服务端接收到客户端后，对客户端的处理。
QTcpServer，对于TCP服务端的功能，可以使用QTcpServer来完成。

这里整理Qt中TCP Socket的使用方法，配合Qt的信号与槽机制，即可实现服务端/客户端数据的收发处理。

1.2 QCamera相关

QCamer，获取当前系统可用的摄像头类似获取串口
QCamerInfo，获取当前系统可用的摄像头类似获取串口
QCameraViewfinder，取景框类，摄像头的实时画面显示到这个里面
QCameraImageCapture，图像录制类，与QCamer 配合使用可进行拍照

2 Win平台上测试

首先在Windows平台上用Qt Creator编写服务端和客户端程序，并运行测试。

2.1 服务器端

先来看下服务器端的最终效果：

左侧是摄像头的显示界面
可以切换不同的摄像头作为视频源(笔记本自带的摄像头与USB外接的摄像头)
可以切换摄像头的显示分辨率
可以选择开启或关闭摄像头的IP服务

2.1.1 摄像头画面显示

Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);QComboBox *pCamType = new QComboBox();m_pComboBox = ui->cbBox_resolution;pCamType = ui->cbBox_cameras;pCamType->clear();cameraList = QCameraInfo::availableCameras();foreach(const QCameraInfo &cameraInfo, cameraList){qDebug() << "CameraInfo:" << cameraInfo;pCamType->addItem(cameraInfo.description());}m_pCamViewFind = new QCameraViewfinder(this);m_pCamViewFind->setGeometry(10, 10, W, H);m_pCamViewFind->show();m_pCam = new QCamera(this);m_pCam->setViewfinder(m_pCamViewFind);m_pCam->start();
}

2.1.2 创建Socket服务

void Widget::on_btn_IPServer_toggled(bool checked)
{if (checked){m_pServer = new QTcpServer(this);if (!m_pServer->listen(QHostAddress::Any, 12345)){QMessageBox::critical(this, "error", "listen port failed");exit(0);}qDebug() << "start IP server";m_pTimer = new QTimer(this);connect(m_pServer, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(new_client()));connect(m_pTimer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(timer_slot()));m_pTimer->start(100);ui->btn_IPServer->setText("关闭IP服务");}else{qDebug() << "stop IP server";m_pServer->close();delete m_pServer;ui->btn_IPServer->setText("开启IP服务");}
}

2.1.3 读取图像并发送给客户端

先定义一下图像传送结构体和传送状态：

enum TransStatus{TS_IDLE,       //空闲(图像数据可以更新)TS_RUNNING,    //图像数据传输中(还不可以更新图像数据)TS_FIRST_DATA, //需要发出图像数据的第一部分
};class ImgData {
public:char data[LEN] = {0}; //图像数据int  totalLen = 0; //图像大小int  hasSentLen = 0; //已发出的数据长度TransStatus  stats = TS_IDLE; //工作状态
};

具体的实现过程：

void Widget::read_data()
{QString str = m_pClient->readAll();ImgData *pData = (ImgData*)m_pClient->userData(0);QString s("newImage:%1");if (str == "new_request"){qDebug() << "read_data, new_request, d->len:" << pData->totalLen << "d->stats:" << pData->stats;if ((pData->totalLen > 0) && (pData->stats==TS_IDLE)) //图像大小不为0，表示已更新图像数据了{pData->stats = TS_RUNNING;m_pClient->write(s.arg(pData->totalLen).toUtf8());pData->hasSentLen = 0;}else //图像数据还没有更新{pData->stats = TS_FIRST_DATA; //在定时器的槽函数里发出"newImage..."}}else if (str == "ack"){int len_send = P_LEN; //本次需要发送的长度if (pData->hasSentLen >= pData->totalLen) //如果图像已传输完毕{qDebug() << "read_data, send done! lenSent:" << pData->hasSentLen << "len" << pData->totalLen;return;}// 最后1包数据(不满P_LEN)if ((pData->hasSentLen + P_LEN) > pData->totalLen){len_send = pData->totalLen - pData->hasSentLen;}qDebug() << "read_data, ack, write len:" << len_send;// 发送数据pData->hasSentLen += m_pClient->write(pData->data + pData->hasSentLen, len_send);if (pData->hasSentLen >= pData->totalLen){pData->stats = TS_IDLE; //传输完毕后，把状态改为可更新pData->totalLen = 0;}}
}

需要注意的是，图像是需要分包传送的，最后一包一般都不是设定的最大长度，需要计算一下最后一包的数据长度。

2.2 客户端

先来看下客户端的最终效果：

右侧是摄像头画面的显示框
可以修改要连接的服务端的IP地址
可以选择开启或关闭网络摄像头

2.2.1 创建Socket连接

void Widget::on_pushButton_toggled(bool checked)
{if (checked){QString ip = ui->lineEdit->text();m_pSocket->connectToHost(ip, 12345);if (!m_pSocket->waitForConnected(1000)){QMessageBox::critical(this, "error", "server connection failed");return;}ui->pushButton->setText("关闭");m_iRecvLen = 0;m_pSocket->write("new_request");qDebug("on_bnt_connect_clicked, new_request");}else{m_pSocket->close();ui->pushButton->setText("打开");}
}

2.3.2 接收服务端的图像

void Widget::read_data()
{int ret;QTime qTime;static int i = 0;ret = m_pSocket->read(m_pData + m_iRecvLen, P_LEN);if (0 == strncmp("newImage", m_pData + m_iRecvLen, 8)){m_iImgLen = atoi(m_pData + m_iRecvLen + 9);i++;}else{m_iRecvLen += ret;if (m_iRecvLen >= m_iImgLen){QString timestamp = QString::number(QDateTime::currentMSecsSinceEpoch());update();return;}}//图像传输完毕m_pSocket->write("ack");
}

2.3.3 将图像显示出来

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{QPixmap map;if ((m_iRecvLen >= m_iImgLen) && (m_iImgLen > 0)){map.loadFromData((uchar *)m_pData, m_iImgLen);QPainter p(this);p.drawPixmap(140, 0, 640, 480, map);m_pSocket->write("new_request");m_iRecvLen = 0;}
}

3 嵌入式Linux平台上测试

3.1 交叉编译

将客户端程序的源代码拷贝到Ubunu中进行交叉编译，具体编译过程可参考之前的文章：

嵌入式Qt-动手编写并运行自己的第1个ARM-Qt程序

本篇的实验环境，继续使用的是烧录了野火i.MX6ULL自带的系统固件Linux板子，需要通过SSH的方式将编译的程序再发送到板子中，SSH传输文件的操作可参考上篇文章：

嵌入式Qt-控制硬件：滑动条控制RGB灯

3.2 实验演示

https://www.bilibili.com/video/BV12G4y1a7za

4 总结

本篇介绍了如何用Qt实现一个网络摄像头功能，通过服务端将USB摄像头转换为一个IP摄像头，Linux板子中的客户端来连接服务器，将摄像头的实时画面显示出来。

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