摄像头应用编程（一）：使用v4l2-ctl、media-ctl采集摄像头数据

原创 已于 2025-03-05 15:47:05 修改 · 4.5k 阅读 · 43 ·
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#v4l2-ctl #media-ctl #uvc #mipi摄像头

于 2025-02-26 09:49:26 首次发布

文章目录

1、前言

本文将介绍如何使用v4l2-ctl、media-ctl工具采集UCV摄像头数据和MIPI摄像头数据。

2、v4l2-utils

v4l2-utils是一个用于 Linux 系统的工具包，包含一系列与 Video4Linux2 (V4L2) 框架相关的实用程序和库。它旨在帮助开发者、系统管理员和用户进行 V4L2 设备的管理、测试、配置和诊断。

2.1、主要组成部分

v4l2-ctl：

  • 用于操作和管理 V4L2 设备节点（如 /dev/videoX）。
  • 支持设置设备的格式（分辨率、像素格式等）、请求和管理缓冲区、控制视频流的启动和停止。

media-ctl：

  • 专注于管理媒体设备的拓扑结构，操作实体（entity）、接口（pad）和链接（link）。
  • 可以设置或查询设备之间的链接状态，定义数据流的路径。

开发库：

  • 包括 libv4l2 等库，提供对 V4L2 设备的编程支持。

3、采集UCV摄像头数据

UVC（USB Video Class）摄像头是一种遵循USB视频类标准的摄像头设备，广泛应用于多种场景，具有即插即用、高兼容性和无需额外驱动程序的特点。

对于USB摄像头来说，可以直接使用v4l2-ctl工具来采集数据。

3.1、查看USB摄像头节点

v4l2-ctl --list-devices

  • /dev/video*：视频捕获设备节点
  • /dev/media1：media子系统设备节点

3.2、查看摄像头支持的图像格式和分辨率

v4l2-ctl -d /dev/video10 --list-formats-ext

  • 支持MJPG和YUYV两种图像格式。

3.3、设置图像格式和分辨率

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=640,height=480,pixelformat=MJPG
v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-parm=30
  • width, height：分辨率
  • pixelformat：图像格式

3.4、确认图像格式和分辨率

v4l2-ctl -d /dev/video10 --get-fmt-video

3.5、采集一帧图像

# 采集一帧图像
v4l2-ctl --verbose -d /dev/video10 --stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-count=1 --stream-to=./01.jpg --stream-poll

# 采集一帧图像，同时指定图像格式和分辨率
v4l2-ctl --verbose -d /dev/video10 --set-fmt-video=width=640,height=480,pixelformat=MJPG --stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-count=1 --stream-to=./01.jpg --stream-poll

4、采集MIPI摄像头数据

在Linux中，MIPI摄像头的通路相对复杂，因为MIPI摄像头涉及到传感器Sensor、硬件接口、ISP等多个模块。

对于内核中的MIPI摄像头驱动框架来说，引入了media子系统来管理各个entity。在应用层，可以使用media-ctl工具来操作和查询媒体控制器的拓扑结构，包括实体（entities）、接口（pads）和链接（links）。

下面以RK3566和MIPI OV8858摄像头举例。

4.1、查看MIPI摄像头的media节点

v4l2-ctl --list-devices

4.2、查看媒体控制器的拓扑结构

4.2.1、命令行查看拓扑结构

media-ctl -p -d /dev/media0
  • -p：打印媒体控制器的拓扑结构，包括实体、接口和链接。
  • -d /dev/media0：指定媒体控制器的设备节点为 /dev/media0。
Media controller API version 5.10.198

Media device information
------------------------
driver          rkisp-vir0
model           rkisp0
serial
bus info
hw revision     0x0
driver version  5.10.198

Device topology
- entity 1: rkisp-isp-subdev (4 pads, 8 links)
            type V4L2 subdev subtype Unknown flags 0
            device node name /dev/v4l-subdev0
        pad0: Sink
                [fmt:SBGGR10_1X10/3264x2448 field:none
                 crop.bounds:(0,0)/3264x2448
                 crop:(0,0)/3264x2448]
                <- "rkisp-csi-subdev":1 [ENABLED]
                <- "rkisp_rawrd0_m":0 []
                <- "rkisp_rawrd2_s":0 []
        pad1: Sink
                <- "rkisp-input-params":0 [ENABLED]
        pad2: Source
                [fmt:YUYV8_2X8/3264x2448 field:none colorspace:smpte170m quantization:full-range
                 crop.bounds:(0,0)/3264x2448
                 crop:(0,0)/3264x2448]
                -> "rkisp_mainpath":0 [ENABLED]
                -> "rkisp_selfpath":0 [ENABLED]
                -> "rkisp_iqtool":0 [ENABLED]
        pad3: Source
                -> "rkisp-statistics":0 [ENABLED]

- entity 6: rkisp-csi-subdev (6 pads, 5 links)
            type V4L2 subdev subtype Unknown flags 0
            device node name /dev/v4l-subdev1
        pad0: Sink
                [fmt:SBGGR10_1X10/3264x2448 field:none]
                <- "rockchip-csi2-dphy1":1 [ENABLED]
        pad1: Source
                [fmt:SBGGR10_1X10/3264x2448 field:none]
                -> "rkisp-isp-subdev":0 [ENABLED]
        pad2: Source
                -> "rkisp_rawwr0":0 [ENABLED]
        pad3: Source
        pad4: Source
                -> "rkisp_rawwr2":0 [ENABLED]
        pad5: Source
                -> "rkisp_rawwr3":0 [ENABLED]

- entity 13: rkisp_mainpath (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video0
        pad0: Sink
                <- "rkisp-isp-subdev":2 [ENABLED]

- entity 19: rkisp_selfpath (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video1
        pad0: Sink
                <- "rkisp-isp-subdev":2 [ENABLED]

- entity 25: rkisp_rawwr0 (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video2
        pad0: Sink
                <- "rkisp-csi-subdev":2 [ENABLED]

- entity 31: rkisp_rawwr2 (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video3
        pad0: Sink
                <- "rkisp-csi-subdev":4 [ENABLED]

- entity 37: rkisp_rawwr3 (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video4
        pad0: Sink
                <- "rkisp-csi-subdev":5 [ENABLED]

- entity 43: rkisp_iqtool (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video5
        pad0: Sink
                <- "rkisp-isp-subdev":2 [ENABLED]

- entity 49: rkisp_rawrd0_m (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video6
        pad0: Source
                -> "rkisp-isp-subdev":0 []

- entity 55: rkisp_rawrd2_s (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video7
        pad0: Source
                -> "rkisp-isp-subdev":0 []

- entity 61: rkisp-statistics (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video8
        pad0: Sink
                <- "rkisp-isp-subdev":3 [ENABLED]

- entity 67: rkisp-input-params (1 pad, 1 link)
             type Node subtype V4L flags 0
             device node name /dev/video9
        pad0: Source
                -> "rkisp-isp-subdev":1 [ENABLED]

- entity 73: rockchip-csi2-dphy1 (2 pads, 2 links)
             type V4L2 subdev subtype Unknown flags 0
             device node name /dev/v4l-subdev2
        pad0: Sink
                [fmt:SBGGR10_1X10/3264x2448@10000/230000 field:none]
                <- "m00_b_ov8858 1-0036":0 [ENABLED]
        pad1: Source
                -> "rkisp-csi-subdev":0 [ENABLED]

- entity 76: m00_b_ov8858 1-0036 (1 pad, 1 link)
             type V4L2 subdev subtype Sensor flags 0
             device node name /dev/v4l-subdev3
        pad0: Source
                [fmt:SBGGR10_1X10/3264x2448@10000/230000 field:none]
                -> "rockchip-csi2-dphy1":0 [ENABLED]

以entity 76为例：

- entity 76: m00_b_ov8858 1-0036 (1 pad, 1 link)
             type V4L2 subdev subtype Sensor flags 0
             device node name /dev/v4l-subdev3
        pad0: Source
                [fmt:SBGGR10_1X10/3264x2448@10000/230000 field:none]
                -> "rockchip-csi2-dphy1":0 [ENABLED]
  • entity 76：代表一个实体，实体名为：m00_b_ov8858 1-0036。该实体有1个pad，1个link。
  • pad0: Source：pad代表端口，Source表明该端口为输出端口，如果是Sink则表明为输入端口。
  • -> "rockchip-csi2-dphy1":0：该端口连接至实体“rockchip-csi2-dphy1”的pad0。

4.2.2、生成拓扑图

将拓扑结构以Graphviz的.dot格式输出到文件media0.dot：

media-ctl -d /dev/media0 --print-dot > media0.dot

安装Graphviz工具：

sudo apt install graphviz

使用Graphviz将.dot文件转换为PNG图片：

dot -Tpng media0.dot -o media0.png

4.3、配置链路

4.3.1、使能或关闭Sensor连接

关闭摄像头连接：

media-ctl -l '"m00_b_ov8858 1-0036":0 -> "rockchip-csi2-dphy1":0 [0]'
  • -l：启用或禁用链接。
  • [0]：0关闭，1使能。

使能摄像头连接：

media-ctl -l '"m00_b_ov8858 1-0036":0 -> "rockchip-csi2-dphy1":0 [1]'

4.3.2、设置路由

命令格式如下，这里暂不需要所以不演示：

media-ctl -r '"<source_entity>":<source_pad> -> "<sink_entity>":<sink_pad> [enable]'

4.4、video节点确认

MIPI摄像头对应的video节点为：video0、video1。

知道video节点后，剩下的操作都和操作UVC摄像头一样。

4.5、查看摄像头支持的图像格式和分辨率

v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats-ext

4.6、采集一帧图像

v4l2-ctl --verbose -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=640,height=480,pixelformat=NV21 --stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-count=1 --stream-to=./video0.yuv --stream-poll

windows下使用yuv player.exe软件查看图像：

5、总结

参考文章：

ArmSoM-W3开发板 (RK3588) 之 USB摄像头图像预览_rk3588 usb摄像头-优快云博客

RK3576——MIPI CSI之v4l2-ctl、media-ctl命令分析-优快云博客

RK3588平台开发系列讲解（Camera篇）使用v4l2-ctl抓图
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📢本篇章主要讲解如何使用v4l2-ctl抓图。
V4L2库简介与使用以及利用其获取USB即插即用相机的Bayer Raw原始数据
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V4L是Video For Linux的缩写，V4L2则是V4L的第二个版本，其官网是这里，官方文档是这里。这里我们不涉及复杂的介绍，只是简单说明。V4L2库是Linux内核提供给应用程序访问音视频驱动的统一接口，提供了一整套设备驱动和API的合集，让应用程序和用户可以方便的访问USB相机等各种设备，其被广泛用于多媒体开发等应用。如果对具体开发感兴趣，可以参考这个网页这个网页这个网页。上图展示了V4L2与相机有关的架构图。图片来自这里，感兴趣可以查看更多内容。
v4l2-ctl 常用命令（v4l2-subdev篇）
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V4L2 常用命令
RK3588：MIPI底层驱动学习——入门第五篇(一文梳理media、video、v4l-subdev关系）
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每个分组代表一个功能模块，这个模块可能包含：v4l2-ctl --list-devices列出了系统中所有的视频设备分组。每个分组代表一个功能模块，这个模块可能包含：若干个video设备节点（/dev/videoX）若干个media设备节点（/dev/mediaX）为什么要分组显示？因为一个功能模块内部的多个设备节点是配合工作的，分组显示能让你知道哪些节点属于同一个硬件单元。第一组：rkcif-mipi-lvds：表示这是rkcif平台驱动创建的。只有1个设备节点作用。
v4l2-ctl工具
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v4l2-ctl命令： //显示Camera所有信息(分辨率:Width/Height) # v4l2-ctl -d /dev/video0 --all //显示Camera信息 # v4l-ctl -D //查看支持的设备 # v4l2-ctl --list-devices *** *** ***
linux使用v4l2查看摄像头信息
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#如果不知道摄像头支持什么编码格式以及对应的分辨率和帧率，可以通过v4l2查看。
Linux摄像头（v4l2应用）——获取摄像头一帧图像
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V4L2（Video for Linux 2）：Linux内核中视频设备中的驱动框架，对于应用层它提供了一系列的API接口，同时对于硬件层，它适配大部分的视频设备，因此通过调用V4L2的接口函数可以适配大部分的视频设备。
linux下使用v4l2-ctl查看摄像头数据
yuanlulu的博客
12-27 7167
我有一个支持uvc的相机，通过USB线和我的linux开发机连起来了。为了查看它的信息，我上网发现有v4l-utils这个包。这个包的工具可以让我在写代码前就对相机的参数有个大概了解。摄像头的有些参数是可调的，有些甚至支持zoom和云台的控制，具体的情况是看相机端实现的。虽然下面显示/dev下两个设备，但是实际上就一个摄像头（Webcam gadget），下面用/dev/video0来访问。我主要是用v4l2-ctl来查看摄像头的信息。我这个相机是4K的，可以看到4K的格式。
v4l2常见操作-查看当前摄像头信息，帧率，控制参数，分辨率，支持格式，抓图实践等
dpxiaolong的博客
06-03 1327
-set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='BGR3' \ 表示抓取宽高及图像格式。--stream-to=/data/BGR3_img.yuv 表示保存到哪里。例如以下摄像头支持的video捕获分辨率为3840*2160。--stream-count=5 表示一次抓取5帧。注意需要根据实际支持的情况，设置宽高，及图像格式。--stream-skip=30 表示跳过多少帧。设置好图像格式及分辨率，不然图像是花屏的。会生成对应的图像文件。
v4l-ctl常用命令
ldinvicible的专栏
01-18 2538
v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats-ext 查一下分辨率的支持，类似如下输出信息： root@robot:~# v4l2-ctl -d /dev/video3 --list-formats-ext ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT Type: Video Capture Multiplanar [0]: 'RGBP' (16-bit RGB 5-6-5) Size: Discr
【v4l2】在Android SDK中交叉编译v4l2-ctl
rentong123的博客
03-26 959
为调试Android设备中camera的相关功能，需要引入v4l2-ctl工具。由于厂商提供的Android SDK源码中未集成v4l2-utils（包含v4l2-ctl以及其它组件的工具包），故需要下载v4l2-utils源码，并在Android SDK中交叉编译生成v4l2-ctl可执行文件。本文讲述其过程步骤。
使用Linux的V4L2读取摄像头数据+Opencv图像处理
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使用原始的RGB数据构造Opencv中的Mat对象。该资源使用Linux系统中的V4L2接口读取摄像头MJPEG图像数据，解码成RGB数据，再转换为Opencv中的Mat对象所使用的BGR格式
v4l2读取USB摄像头
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V4l2读取USB摄像头MJPG和yuyv数据，并实时显示摄像头的数据
v4l2读取摄像头
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v4l2读取摄像头，能在linux下编译，生成yuv文件，可以指定文件帧数
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尽管硬件连接和媒体控制器配置正常，使用 `v4l2-ctl --stream-to=file.raw` 获取图像数据仍然可能因以下原因导致超时： #### 1. 视频格式不匹配 RK628 输出的像素格式必须与 RK3588 的 ISP 模块兼容。例如，若 RK...
v4l2-ctl 用法
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09-16 2476
v4l2-ctl --verbose -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='NV12' --stream-mmap --stream-count=1 --set-selection=target=crop,top=0,left=0,width=1920,height=1080 --stream-to=/tmp/cap_08_31_1.yuv
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media-ctl是 Linux 系统中用于配置和管理 V4L2（Video for Linux 2）子设备的命令行工具，它主要用于配置媒体控制器（Media Controller）框架下的复杂视频设备（如摄像头、图像传感器、CSI/DSI接口、图像处理单元等）的拓扑结构和数据流路径。（1）列出设备：media-ctl -p -d /dev/media0输出所有媒体设备及其实体（entities）、链接（links）和pad属性。
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本文介绍了v4l2-ctl工具的主要功能和使用方法，用于管理和操作Linux视频设备。内容包括：1)列出设备信息和支持格式；2)获取设备详细参数；3)设置分辨率并捕获单帧图像或视频流(MJPEG/H264格式)；4)查看和调整设备控制参数；5)视频流网络传输和内存映射操作。该工具可帮助用户便捷地配置摄像头参数、测试设备性能以及实现视频采集功能。
v4l2-ctl
07-10
<think>我们正在处理关于v4l2-ctl工具的使用和配置问题。根据提供的引用，我们可以总结出一些关键信息： 引用[1]展示了使用`v4l2-ctl --list-formats-ext -d /dev/video11`来列出指定视频设备（/dev/video11）支持的格式及其扩展信息。 引用[2]提到了使用`media-ctl`来设置CSI2捕获格式，并指出如果系统有多个视频设备，可能需要通过`--device`指定设备，例如：`v4l2-ctl --device=/dev/videoN --list-ctrls-menus`。 引用[3]给出了安装v4l-utils包的命令（适用于yum包管理器）以及使用v4l2-ctl列出设备和用ffmpeg录制视频的例子。 引用[4]则是一个Makefile示例，用于编译V4L2驱动模块，与v4l2-ctl的直接使用关系不大。 用户的问题是关于v4l2-ctl的使用和配置。因此，我们需要提供v4l2-ctl的常见用法和配置方法。 v4l2-ctl是一个用于控制视频4Linux2（V4L2）设备的命令行工具。它可以用来查询设备能力、设置设备属性（如亮度、对比度等）、设置格式、设置帧率等。 常见的使用场景包括： 1. 列出系统中可用的视频设备。 2. 查询特定设备的功能（支持的格式、分辨率、帧率等）。 3. 设置设备参数（如曝光、白平衡等）。 4. 捕获帧或视频（通常与其他工具如ffmpeg配合）。 根据引用，我们可以整理出以下命令： - 列出设备：`v4l2-ctl --list-devices` （引用[3]） - 列出指定设备的所有控制项和菜单：`v4l2-ctl --device=/dev/videoN --list-ctrls-menus` （引用[2]） - 列出指定设备支持的格式和分辨率、帧率范围：`v4l2-ctl --list-formats-ext -d /dev/videoN` （引用[1]） 此外，还可以设置格式、分辨率、帧率等： - 设置视频格式（像素格式）和分辨率：`v4l2-ctl --device=/dev/videoN --set-fmt-video=width=W,height=H,pixelformat=PIXEL_FORMAT` - 设置帧率：`v4l2-ctl --device=/dev/videoN --set-parm=FRAMERATE` 注意：不同的设备支持的控制项和格式可能不同，因此需要先查询设备支持哪些。 另外，引用[3]还提到了使用ffmpeg录制视频，这通常与v4l2-ctl配合使用，因为我们可以先用v4l2-ctl设置好设备参数，然后用ffmpeg捕获。 因此，回答将包括： 1. 如何安装v4l2-ctl（如果系统未安装）。 2. 如何列出视频设备。 3. 如何查询设备支持的格式和分辨率。 4. 如何设置设备参数（如格式、分辨率、帧率等）。 5. 如何查询和设置控制项（如亮度、对比度等）。 6. 如何配合ffmpeg使用。 由于引用中提供的信息有限，我们将基于常见的v4l2-ctl用法进行补充。 注意：用户可能是在嵌入式环境（如引用[4]中的Makefile所示）中操作，但问题集中在v4l2-ctl的使用上，因此我们主要关注命令的使用。</think>### v4l2-ctl 使用与配置指南 `v4l2-ctl` 是 Linux 下用于控制 V4L2 (Video4Linux2) 视频设备的命令行工具，主要用于摄像头参数配置和状态查询。 #### 🔍 常用操作命令 1. **列出所有视频设备** ```bash v4l2-ctl --list-devices ``` 输出示例： ``` UVC Camera (046d:0825) (usb-0000:00:14.0-1): /dev/video0 /dev/video1 ``` 2. **查询设备支持格式** ```bash v4l2-ctl --device=/dev/video0 --list-formats-ext ``` 输出包含分辨率、帧率范围： ``` [0]: 'YUYV' (YUYV 4:2:2) Size: Stepwise 32x32 - 1280x720 with step 8/8 Frames: 5, 10, 15, 20, 25, 30... ``` 3. **设置分辨率与帧率** ```bash v4l2-ctl --device=/dev/video0 \ --set-fmt-video=width=640,height=480,pixelformat=YUYV \ --set-parm=30 ``` 4. **调整摄像头参数** ```bash # 设置亮度 v4l2-ctl --device=/dev/video0 --set-ctrl=brightness=120 # 查询所有参数 v4l2-ctl --list-ctrls ``` 5. **CSI-2摄像头配置** 需配合 `media-ctl` 设置传感器接口[^2]： ```bash media-ctl --set-v4l2 '"sensor":0[fmt:SBGGR10/1280x720]' ``` #### ⚙️ 配置示例 **配置Logitech摄像头为720p@30fps：** ```bash v4l2-ctl --device=/dev/video0 \ --set-fmt-video=width=1280,height=720,pixelformat=YUYV \ --set-parm=30 ``` **验证配置：** ```bash v4l2-ctl --get-fmt-video --get-parm # 输出： # Width/Height: 1280/720 # Pixel Format: 'YUYV' # Frames per second: 30.000 (30/1) ``` #### 📝 使用技巧 1. **多设备选择** 系统存在多个摄像头时需指定设备路径： ```bash v4l2-ctl --device=/dev/videoN [命令] ``` 2. **录制测试视频** 配合ffmpeg验证配置[^3]： ```bash ffmpeg -f v4l2 -input_format YUYV -video_size 1280x720 \ -framerate 30 -i /dev/video0 output.mp4 ``` 3. **驱动开发调试** 开发V4L2驱动时需确保内核头文件路径正确[^4]： ```makefile KERN_DIR = /usr/src/linux-headers-$(shell uname -r) ``` #### 💡 故障排查 - **无设备列表**：检查摄像头连接或加载驱动 `sudo modprobe uvcvideo` - **格式不支持**：尝试 `pixelformat=MJPEG` 或 `pixelformat=H264` - **权限问题**：将用户加入 `video` 组 `sudo usermod -aG video $USER` > 提示：完整参数手册可通过 `v4l2-ctl --help` 查看，设备支持的功能取决于驱动实现。
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