capture_thread.h

一、这个文件是干嘛的？（一句话先懂）

👉这是一个用 Qt 的QThread写的“视频采集线程类”

作用大致是：

• 从Linux 摄像头设备/dev/video1采集视频

• 把采集到的图像转换成QImage

• 通过Qt 信号发给界面显示 / 通过 UDP 广播发送

二、头文件结构总览（先有整体）

#ifndef CAPTURE_THREAD_H #define CAPTURE_THREAD_H // 各种头文件 // 宏定义 // 结构体 // CaptureThread 类 #endif

这是标准C/C++ 头文件保护，防止重复包含，不用纠结。

三、头文件为什么这么多？（分三类）

① Linux 底层相关（摄像头 / 显存）

#include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <linux/videodev2.h>

👉 用来干这些事：

📌结论：

这是直接操作 Linux 摄像头设备，不是 OpenCV 那种高级接口。

② Qt 相关（线程 / 图片 / 网络）

#include <QThread> #include <QImage> #include <QUdpSocket>

👉 用途：

四、宏定义（很关键）

#define VIDEO_DEV "/dev/video1" #define FB_DEV "/dev/fb0" #define VIDEO_BUFFER_COUNT 3

含义：

📌V4L2 常规做法：用 3 个 buffer 做循环缓冲

五、结构体：buffer_info

struct buffer_info { void *start; unsigned int length; };

👉 这是V4L2 的缓冲区描述结构

📌一帧图像 = 一个 buffer

六、重点来了：CaptureThread类

1️⃣ 继承关系

class CaptureThread : public QThread

👉这是一个线程类

📌 在 Qt 中：

• QThread= 一个独立执行的线程

• 真正线程代码写在run()里

2️⃣Q_OBJECT是干嘛的？

Q_OBJECT

👉启用 Qt 的“信号-槽机制”

没有它：

• signals

• slots
  全部不能用

七、signals（信号）——线程往外“喊话”

signals: void imageReady(QImage); void sendImage(QImage);

怎么理解？

👉线程干完活 → 告诉 UI

📌信号 ≈ “我这里准备好数据了！”

八、private 成员变量（控制线程行为）

bool startFlag = false; bool startBroadcast = false; bool startLocalDisplay = false;

含义一看就懂版：

👉线程内部会根据这些 flag 决定做不做事

线程函数

void run() override;

📌重点重点重点
这里面一般是：

while(startFlag) { 采集一帧; 转 QImage; emit imageReady(img); }

九、public 构造函数（很简单）

CaptureThread(QObject *parent = nullptr) { Q_UNUSED(parent); }

👉 只是为了：

• 和 Qt 体系兼容

• 没用parent，防止警告

十、slots（槽函数）——外部“控制线程”

1️⃣ 开启 / 关闭线程

void setThreadStart(bool start)

逻辑拆开看：

startFlag = start;

• true→ 开始采集

• false→ 停止采集

if (start) { if (!this->isRunning()) this->start(); }

👉只有线程没跑，才启动

else { this->quit(); }

👉请求线程退出

2️⃣ 开关广播

void setBroadcast(bool start)

👉 只是改标志位

3️⃣ 开关本地显示

void setLocalDisplay(bool start)

👉 同样只是改标志位

十一、整张图一句话理解（非常重要）

UI 线程
👉 调用setThreadStart(true)
👉 采集线程run()开始跑
👉 摄像头采集一帧
👉 转成QImage
👉emit imageReady(img)
👉 UI 显示图像

capture_thread.cpp

好，这个capture_thread.cpp我给你按“一步一步跑起来”的顺序讲，你把它当成
👉“Linux 摄像头 + Qt 线程 + 信号槽 + UDP 广播”的完整实战模板来看。

你不用一次全懂，看完这一遍，至少知道每一段在干嘛。

一、run()是什么地位？（先定性）

void CaptureThread::run()

👉这是线程真正执行的函数

在 Qt 里：

• start()→ 系统自动调用run()

• run()里面就是子线程逻辑

• 不能写 UI，只能发信号

二、最外层的宏判断（为什么有）

#ifdef linux #ifndef __arm__ return; #endif

含义：

📌原因：
这是给 正点原子 ARM 开发板 用的，PC 上没有/dev/video1

三、第一阶段：打开摄像头设备

video_fd = open(VIDEO_DEV, O_RDWR);

• VIDEO_DEV=/dev/video1

• 成功 → 返回文件描述符

• 失败 → 打印错误并退出线程

👉Linux 里，摄像头 = 文件

四、第二阶段：设置摄像头参数（格式）

fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; fmt.fmt.pix.width = 640; fmt.fmt.pix.height = 480; fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB565;

意思一句话：

我要一个640×480、RGB565 格式的摄像头图像

然后：

ioctl(video_fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);

👉把参数“塞进”摄像头驱动

五、第三阶段：申请缓冲区（V4L2 核心）

req_bufs.count = 3; req_bufs.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

👉告诉驱动：我要 3 个帧缓冲，用 mmap 方式

ioctl(video_fd, VIDIOC_REQBUFS, &req_bufs);

📌这一步只是“申请”，还没拿到地址

六、第四阶段：mmap 映射缓冲区（重点）

ioctl(video_fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);

👉 查询第n_buf个 buffer 的信息

bufs_info[n_buf].start = mmap(...);

👉把“摄像头内部缓冲区”映射到用户空间

📌 结果是：

摄像头DMA → 内核buffer → mmap → 用户指针

七、第五阶段：把缓冲区“还给驱动”

ioctl(video_fd, VIDIOC_QBUF, &buf);

👉 意思是：

“我准备好了，你可以往这个 buffer 里放数据了”

八、第六阶段：启动摄像头采集

ioctl(video_fd, VIDIOC_STREAMON, &type);

📌摄像头开始工作

九、第七阶段：真正的“视频循环”（核心）

while (startFlag)

👉 只要外部没关线程，就一直采集

1️⃣ 取出一帧（DQBUF）

ioctl(video_fd, VIDIOC_DQBUF, &buf);

👉驱动说：这一帧你可以用了

2️⃣ 把 raw 数据 → Qt 的 QImage（关键桥梁）

QImage qImage( (unsigned char*)bufs_info[n_buf].start, 640, 480, QImage::Format_RGB16 );

📌这一步非常重要：

• 摄像头给的是RGB565

• Qt 用QImage::Format_RGB16

• 没有拷贝数据，只是“包装”

3️⃣ 本地显示（信号槽）

if (startLocalDisplay) emit imageReady(qImage);

👉 子线程不能直接操作 UI

👉 用信号通知主线程

emit imageReady → QLabel::setPixmap

4️⃣ UDP 广播（图像发网络）

if (startBroadcast)

步骤拆解：

① 创建 UDP 套接字

QUdpSocket udpSocket;

② QImage → JPEG → QByteArray

qImage.save(&buff, "JPEG");

👉 原始 RGB 太大 → 压缩成 JPEG

③ Base64（防止乱码）

QByteArray base64Byte = byte.toBase64();

④ 广播发送

udpSocket.writeDatagram( base64Byte.data(), base64Byte.size(), QHostAddress::Broadcast, 8888 );

📌这就是“视频服务器”的核心

5️⃣ 用完后，再放回驱动（QBUF）

ioctl(video_fd, VIDIOC_QBUF, &buf);

👉 形成循环缓冲

十、线程结束后的清理

munmap(...) close(video_fd);

👉 释放内存 + 关闭设备

十一、整段代码一句话总结（非常重要）

这个线程做的事就是：
👉 摄像头取一帧
👉 包装成 QImage
👉 要么发给 UI 显示
👉 要么压缩后 UDP 广播
👉 再把 buffer 还给驱动

信号槽 + 线程调用关系图

太好了 👍
这一块一旦想通，Qt 线程 + 信号槽你就算“过关”了。

下面我给你不用 Qt 术语、用工程思维来讲，再配一张“脑中必须有的调用关系图”。

一、先给你一句“定理级结论”

Qt 中：

• run()里的代码在子线程

• UI 永远只能在主线程

• 子线程 → UI =只能靠信号槽

二、三种“角色”，先分清（非常重要）

┌────────────┐ │ 主线程(UI) │ ← QLabel / QPushButton / 界面 └─────┬──────┘ │ 信号槽 ┌─────▼──────┐ │ CaptureThread │ ← QThread 对象（壳） └─────┬──────┘ │ run() ┌─────▼──────┐ │ 子线程执行体 │ ← 摄像头采集 └────────────┘

📌重点：
CaptureThread 对象属于主线程
run()里的代码运行在子线程

三、从“按钮点击”开始看完整流程

① 你在 UI 点了「开始采集」

connect(button, &QPushButton::clicked, captureThread, &CaptureThread::setThreadStart);

👉发生在：主线程

② 调用槽函数setThreadStart(true)

void setThreadStart(bool start) { startFlag = start; if (start) { if (!isRunning()) start(); // 关键！ } }

📌重点来了：

③start()干了什么？（很多人卡在这）

this->start();

👉它不会执行 run()

👉 它只是：

向操作系统申请一个新线程
成功后，OS 自动调用 run()

四、run()才是真正的“子线程世界”

void CaptureThread::run() { while (startFlag) { 采集一帧; emit imageReady(qImage); } }

📌从这里开始：

• 不在 UI 线程

• 不能碰 QLabel / QPushButton

• 只能emit

五、emit imageReady(qImage)到底发生了什么？

这是最关键的一步。

1️⃣ 你在 main.cpp / widget.cpp 里一般会这样连

connect(captureThread, &CaptureThread::imageReady, this, &Widget::updateImage);

📌 连接时：

• captureThread→ 子线程发信号

• this (Widget)→ 主线程对象

2️⃣ Qt 自动判断“跨线程连接”

信号发出线程 ≠ 槽函数对象线程

Qt 自动使用：

Qt::QueuedConnection

3️⃣ 这意味着什么？（非常重要）

子线程 emit imageReady ↓ Qt 把 QImage 放进 主线程事件队列 ↓ 主线程空闲时 ↓ 调用 updateImage(QImage)

👉子线程不会等
👉UI 不会卡死

六、用一张“时间线图”彻底看懂

时间 → ──────────────────────────────────────────── 主线程: [按钮点击] ↓ setThreadStart(true) ↓ start() ↓ (继续跑UI) 子线程: run()开始 ↓ 摄像头采集 ↓ emit imageReady ↓ (立刻继续采集) 主线程: Qt事件循环 ↓ updateImage() ↓ QLabel显示

📌关键理解：

emit ≠ 直接调用
emit = “发消息”

七、为什么 UI 不会崩？（考试必问）

❌ 错误做法（会崩）：

// 子线程里 ui->label->setPixmap(...); ❌

✅ 正确做法（你现在这个）：

emit imageReady(qImage); ✅

👉 UI 操作100% 在主线程

八、你代码里的三种“信号控制关系”

📌非常标准的生产级写法

九、用“单片机思维”类比（给你兜底）

如果你把 Qt 当成 MCU：

👉中断不能直接改 LCD，只能发标志位

十、你现在应该“通”的 3 个点

如果你点头，说明真的懂了：

1️⃣CaptureThread 对象在主线程，但 run 在子线程
2️⃣emit 只是投递消息，不是函数调用
3️⃣跨线程信号槽 = 自动队列