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
内核笔记
02-08 3105
📢本篇章主要讲解如何使用v4l2-ctl抓图。
【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。
v4l2-ctl 常用命令（v4l2-subdev篇）
qq_34341546的博客
06-09 7008
V4L2 常用命令
v4l2-ctl工具
10-10
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 *** *** ***
Arm Linux 下的视频设备检测与NIR/RGB识别-- 通过指令v4l2-ctl
最新发布
weixin_46158019的博客
09-12 564
是 Linux 系统中用于查询 V4L2（Video for Linux 2）兼容视频设备的核心命令，主要作用是列出系统中所有可用的视频捕获 / 输出设备（如摄像头、视频采集卡、虚拟视频设备等），并显示设备的关键信息。通过 v4l2-ctl 工具（来自 v4l-utils 工具包）的 --list-devices 选项，可快速获取系统中所有 V4L2 设备的 名称、描述、关联的设备节点路径 等信息。
linux使用v4l2查看摄像头信息
weixin_49545174的博客
07-01 994
#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
qq_41007891的博客
11-26 8370
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
media-ctl能看到拓补结构，但是使用v4l2-ctl拿数据会超时，获取不到数据
07-13
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...
使用Linux的V4L2读取摄像头数据+Opencv图像处理
11-28
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
03-08
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
01-30
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
v4l2-ctl 用法
sunxiaopengsun的专栏
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
RK3576——MIPI CSI之v4l2-ctl、media-ctl命令分析
m0_49857167的博客
02-13 3363
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。
V4L2 摄像头应用
学习记录
01-20 3797
V4L2 摄像头应用
2 v4l2-ctl基本使用方法
热门推荐
u012906122的专栏
08-15 3万+
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基本使用方法
skylangzi的博客
07-25 457
v4l2-ctl
树莓派linux v4l2 访问mipi相机
03-29
### 在树莓派 Linux 系统中使用 V4L2 访问 MIPI 相机 要在树莓派的 Linux 系统中通过 V4L2 配置和访问 MIPI 相机，需要了解硬件接口与软件框架之间的交互方式。以下是关于此主题的关键点： #### 1. **MIPI 接口简介** MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是一种用于移动设备的标准接口协议，广泛应用于手机和其他嵌入式系统的摄像头模块通信。在树莓派上支持 MIPI 的硬件通常依赖于特定的 SoC 和驱动程序实现。 为了使 MIPI 摄像头正常工作，必须确保以下条件满足： - 树莓派主板具备 MIPI CSI-2 接口的支持。 - 使用兼容的 MIPI 摄像头模块，并确认其硬件规格匹配树莓派的 SoC 要求[^1]。 #### 2. **V4L2 设备节点配置** V4L2 是 Linux 内核中的视频捕获 API，提供了统一的接口供应用程序访问各种类型的摄像设备。对于 MIPI 摄像头，在完成硬件连接后，需验证对应的设备节点 `/dev/videoX` 是否已注册到系统中。 可以通过以下命令检查是否存在有效的设备节点： ```bash ls /dev/video* ``` 如果未发现任何 `video` 类型的设备，则可能是因为驱动加载失败或者硬件初始化异常。此时可以尝试手动加载相关内核模块并重新启动服务： ```bash sudo modprobe bcm2835-v4l2 ``` 上述命令会激活 Raspberry Pi 上默认的 Video4Linux2 支持功能[^2]。 #### 3. **测试 V4L2 功能** 一旦确认存在可用的设备节点，就可以利用工具如 `v4l2-ctl` 来查询和支持参数调整。例如显示当前选定摄像头的能力集： ```bash v4l2-ctl --all ``` 该指令能够提供分辨率选项、帧率范围以及其他属性的信息。另外还可以借助图形界面应用比如 Cheese 或者 FFmpeg 进一步录制图像流文件作为后续分析用途。 #### 4. **高级定制化需求下的 FIMC 控制层引入** 当涉及到更复杂的场景处理时，某些高端 CMOS 图像传感器除了基本读数外还需要额外配合 ISP (Image Signal Processing) 单元才能获得最佳画质表现。正如 RV1126 & RV1109 平台所描述那样，实际操作过程中往往离不开专门设计用来管理这些外围组件行为模式的服务逻辑——即所谓的“FIMC”(Frame Image Memory Controller)。 尽管标准版 Raspbian OS 已经内置基础级别的多媒体管线架构，但对于那些追求极致性能优化的研发人员来说，深入研究官方文档资料库以及社区贡献项目将是不可或缺的学习途径之一[^3]。 --- ### 示例代码片段：简单抓拍图片脚本 下面给出一段基于 Python 结合 OpenCV 库快速捕捉静态照片的小例子： ```python import cv2 cap = cv2.VideoCapture('/dev/video0') # 替换为实际检测到的具体编号位置 if not cap.isOpened(): print("Cannot open camera") else: ret, frame = cap.read() if ret: cv2.imwrite('capture.jpg', frame) print("Image saved successfully.") else: print("Failed to capture image.") cap.release() cv2.destroyAllWindows() ``` ---
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