Camera Overview

Qt Multimedia API提供许多与摄像头相关的类, 因此你可以访问移动设备的摄像头或网络摄像头的图片和视频. 这部分既有C++ API, 也有QML API.

摄像头功能

为了使用摄像头类, 需要快速概述摄像头的工作方式. 如果你已经熟悉这一点, 可以跳到 摄像头实现的详细信息.

镜头组件

在摄像头的一端是镜头组件 (一个或多个透镜, 将光聚焦到传感器上). 镜头可以移动, 调整焦点或变焦; 也可以固定.

有些镜头可以自动调整, 自动对焦不同距离的物体. 这是通过测量特定区域的锐利程度, 并调整焦点, 使其达到最大锐度. 一些情况下, 摄像机始终以帧中心进行此操作. 某些相机可以指定聚焦区域 (用于 "触摸缩放", 或 "面部缩放" 功能).

传感器

光线到达传感器后, 它会转换成数字像素. 这个处理过程受多种因素影响, 但可以归结为两件事--转换时间的长短, 光线的亮度. 转换时间越长, 质量越好. 使用闪光灯将更多光线照射到传感器上, 使其更快转换像素, 在相同的时间得到更好的质量.相反, 在黑暗的环境下, 只要相机稳定, 只要有更长的转换时间也可以拍摄画面.

图像处理

传感器捕获到图像后, 相机固件对图像进行处理, 补偿各种传感器特性, 光照和期望的图像特性. 更快的传感器像素转换时间往往会引入数字噪声, 图像处理流程可以根据传感器设置消除这种噪声.

这个阶段, 还可以调整图像颜色, 补偿不同光源(荧光灯, 阳光)给同一物体带来不同的外观, 根据图像的白平衡(光源的色温不同)调整图像.

一些 "特效" 也是在这个阶段添加. 黑白, 复古, 或 "负面" 风格图像.

后续处理

创建一个完美聚焦, 曝光的图像后, 你就可以很好利用它. 图像可以通过其他应用程序对其进行进一步处理(如, 检测条形码或将全景图像拼接在一起), 或保存为JPEG等常见格式, 或创建电影.

摄像头实现细节

检测选择摄像头

使用摄像头API前, 你应该检查摄像头是否可用. 如果没有可用摄像头, 你可用禁用应用程序中与摄像头相关的功能. 如下所示, 调用 QCameraInfo::availableCameras() 函数检测摄像头是否可用:

  bool checkCameraAvailability()
  {
      if (QCameraInfo::availableCameras().count() > 0)
          return true;
      else
          return false;
  }

在QML中, 使用 QtMultimedia.availableCameras 属性判断:

  Item {
      property bool isCameraAvailable: QtMultimedia.availableCameras.length > 0
  }

检测完摄像头是否可用之后, 在C++中, 你可以使用 QCamera 访问摄像头; 在QML中, 你可以使用 Camera 类型.

如果系统有多个摄像头可用时, 你可以采用如下方式使用其中的某个摄像头.

In C++:

  QList<QCameraInfo> cameras = QCameraInfo::availableCameras();
  foreach (const QCameraInfo &cameraInfo, cameras) {
      if (cameraInfo.deviceName() == "mycamera")
          camera = new QCamera(cameraInfo);
  }

在QML中, 你可以设置 Camera的deviceId属性. 所有的可用ID都从 QtMultimedia.availableCameras获取:

  Camera {
      deviceId: QtMultimedia.availableCameras[0].deviceId
  }

你还可以根据摄像头在系统的物理位置选择摄像头. 这点在移动设备上很有用, 因为移动设备通常有前置摄像头和后置摄像头.

C++代码:

  camera = new QCamera(QCamera::FrontFace);

QML代码:

  Camera {
      position: Camera.FrontFace
  }

如果既没有指定设备ID, 又没有指定位置, 将使用默认摄像头. 在PC机上, 默认摄像头由用户在系统设置中设置. 在移动设备上, 背面摄像头通常是默认摄像头. 在C++中, 你可以调用 QCameraInfo::defaultCamera() 获取默认摄像头信息; 在QML中使用 QtMultimedia.defaultCamera.

取景器

虽然不是绝对必要的, 但是能够看到摄像头的内容很有用. 大部分数码相机允许以较低分辨率(通常是相机显示器的大小)提供图像, 这样你可以合成照片或视频, 然后切换到较慢, 分辨率较高的模式拍摄图像.

不论你采用QML还是C++, 你有多种方式实现取景器. 在QML中, 你可以使用 Camera 和 VideoOutput 组合实现一个简单的取景器:

  VideoOutput {
      source: camera

      Camera {
          id: camera
          // You can adjust various settings in here
      }
  }

在C++中, 你可以使用QCameraViewfinder或QGraphicsVideoItem( QGraphicsView).

  camera = new QCamera;
  viewfinder = new QCameraViewfinder;
  camera->setViewfinder(viewfinder);
  viewfinder->show();

  camera->start(); // to start the viewfinder

对于高级用途(如处理视频帧, 检测对象或图像), 你也可以从 QAbstractVideoSurface 派生, 并设置为 QCamera 对象的取景器. 在这种情况下, 你需要自己渲染取景器图像.

  camera = new QCamera;
  mySurface = new MyVideoSurface;
  camera->setViewfinder(mySurface);

  camera->start();
  // MyVideoSurface::present(..) will be called with viewfinder frames

在移动设备上, 取景器图像可能并不处于你所期望的方向. 设备上的摄像头传感器通常横向安装, 而屏幕的自然方向是纵向. 这会导致图像出现在侧方或倒置, 具体取决于设备方向. I为了在屏幕上显示用户实际看到的内容, 你应该确保取景器始终旋转到正确方向, 并考虑摄像头传感器的方向和当前显示方向.

  // Assuming a QImage has been created from the QVideoFrame that needs to be presented
  QImage videoFrame;
  QCameraInfo cameraInfo(camera); // needed to get the camera sensor position and orientation

  // Get the current display orientation
  const QScreen *screen = QGuiApplication::primaryScreen();
  const int screenAngle = screen->angleBetween(screen->nativeOrientation(), screen->orientation());

  int rotation;
  if (cameraInfo.position() == QCamera::BackFace) {
      rotation = (cameraInfo.orientation() - screenAngle) % 360;
  } else {
      // Front position, compensate the mirror
      rotation = (360 - cameraInfo.orientation() + screenAngle) % 360;
  }

  // Rotate the frame so it always shows in the correct orientation
  videoFrame = videoFrame.transformed(QTransform().rotate(rotation));

图像

设置完取景器, 准备拍摄图像时, 我们需要创建并初始化一个 QCameraImageCapture 对象.然后启动摄像头, 锁定摄像头, 拍照, 最后解锁摄像头, 为下次拍照做好准备.

  imageCapture = new QCameraImageCapture(camera);

  camera->setCaptureMode(QCamera::CaptureStillImage);
  camera->start(); // Viewfinder frames start flowing

  //on half pressed shutter button
  camera->searchAndLock();

  //on shutter button pressed
  imageCapture->capture();

  //on shutter button released
  camera->unlock();

视频

录制视频需要使用 QMediaRecorder 对象.

录制视频时, 先创建一个QCamera对象, 再创建并初始化一个QMediaRecorder对象.

  camera = new QCamera;
  recorder = new QMediaRecorder(camera);

  camera->setCaptureMode(QCamera::CaptureVideo);
  camera->start();

  //on shutter button pressed
  recorder->record();

  // sometime later, or on another press
  recorder->stop();

连接 mediaRecorder 信号, 接收记录器状态变化, 并处理错误事件. 调用 record() 函数, 会发出 stateChanged() 信号. 调用QMediaRecorder的槽函数 record(), stop() 和 setMuted() 更改录制过程.

控制成像管道

介绍完捕获图像或视频的基础知识后, 我们有多种方法控制成像管道, 实现一些有趣的技术. 如前所述, 几个物理和电子元件结合起来确定最终图像, 你可以用不同的类控制它们.

对焦和缩放

对焦(和缩放)主要由 QCameraFocus 管理. QCameraFocus 允许开发人员通过 FocusMode 和 FocusPointMode设置一些策略. FocusMode 包括 AutoFocus, ContinuousFocus 和 InfinityFocus, FocusPointMode 设置对焦区域. FocusPointMode 支持人脸识别(需要相机支持), 中心对焦和自定义焦点.

对于支持微距对焦的相机硬件, 微距对焦允许对传感器附近的事物成像. 这在条形码识别或名片扫描等应用程序中非常有用.

除对焦外, QCameraFocus 允许你控制任何可用的光学或数字对焦. 一般而言, 光学变焦质量更高, 但制作成本更高, 因此可用的变焦范围很有限(或为固定单位).

曝光, 光圈, 快门速度和闪光灯

很多设置会影响照射到摄像头传感器的光量, 从而影响生成图像的质量. QCameraExposure 允许你调整这些设置实现一些效果, 如锁定曝光参数(QCamera::searchAndLock()实现高动态范围(HDR)照片), 或设置小光圈的慢快门速度实现运动模糊.

自动图像拍摄有 曝光模式 和 闪光灯模式. 其他一些设置(光圈, ISO设置, 快门速度)通常是自动管理的, 但如果需要, 也可以覆盖.

你也可以调整 QCameraExposure::meteringMode() 控制摄像头框架的哪些部分测量曝光. 一些摄像头实现还允许你指定用于曝光测量的特定点-如果你可以让用户触摸或点击取景器中的感兴趣的部分, 这很有用. 使用这个点, 使图像在这个点的质量最佳.

最后, 你可以使用这个类控制闪光灯(若有). 在某些情况下, 闪光灯也兼做手电筒(闪光灯基于LED, 而不是氙气或其他灯泡). 参见 手电筒, 了解如何使用API.

图像处理

QCameraImageProcessing 调整管道中的图像处理部分, 包括 白平衡 (或色温), 对比度, 饱和度, 锐化 和 去噪. 多数摄像头自动配置这些属性, 因此, 除非用户想做特定设置, 你不需要关注这部分内容.

如果你正在拍摄一系列图像(如, 拼接全景图像的一组图像),那么你应该调用 QCamera::lock(QCamera::LockWhiteBalance)锁定图像处理设置, 使所有图像效果一致.

取消异步操作

诸如图像捕获和自动对焦之类的异步操作, 若摄像头支持, 这些操作都可以取消. 对于图像捕获, 调用 cancelCapture()取消. 对于自动对焦, 调用 QCamera::unlock(QCamera::LockFocus)取消自动曝光或白平衡.

示例

There are both C++ and QML examples available.

C++ Examples

QML Examples

参考文档

C++ Classes

QML Types