解决pyuvc无法读取yuv格式的问题

问题描述

我使用pyuvc访问uvc摄像头，但是发现pyuvc只支持了MJPEG的格式和GRAY格式。我在linux下通过v4l2-ctl查看，发现摄像头本身还支持YUV的格式，但是pyuvc解析出的帧格式则没有。后面通过阅读pyuvc的代码，发现libuvc本身没有限制YUV的格式，是pyuvc限制的。修改代码后重新编译whl,重新安装就可以了。

如何让pyuvc支持yuv格式

要修改的内容都在uvc_bindings.pyx中。

首先修改_supported_formats，增加对uvc.UVC_FRAME_FORMAT_YUYV和uvc.UVC_FRAME_FORMAT_ANY的支持。修改前后的对比如下：

然后在class Frame中增加一个获取原始buffer的接口：

    @property
    def data_buffer(self):
        cdef np.uint8_t[::1] view = <np.uint8_t[:self._uvc_frame.data_bytes]>self._uvc_frame.data
        return view

最后修改class Capture的get_frame()成员函数，让其在读取到MJPEG、GRAY之外的格式时，使用Frame类来存放帧数据：

        if uvc_frame.frame_format == uvc.UVC_COLOR_FORMAT_MJPEG:
            ##check jpeg header
            header_ok = turbojpeg.tjDecompressHeader2(
                self.tj_context,
                <unsigned char *>uvc_frame.data,
                uvc_frame.data_bytes,
                &j_width,
                &j_height,
                &jpegSubsamp
            )
            if not (
                header_ok >= 0 and
                uvc_frame.width == j_width and
                uvc_frame.height == j_height
            ):
                raise StreamError("JPEG header corrupt.")
            out_frame_mjpeg = MJPEGFrame()
            out_frame_mjpeg.tj_context = self.tj_context
            out_frame_mjpeg.attach_uvcframe(uvc_frame=uvc_frame, copy=True)
            frame = out_frame_mjpeg

        elif uvc_frame.frame_format == uvc.UVC_COLOR_FORMAT_GRAY8:
            # if uvc_frame.width * uvc_frame.height > uvc_frame.data_bytes:
            #     raise StreamError(
            #         f"Received too few bytes to fill {uvc_frame.width}x"
            #         f"{uvc_frame.height} GRAY8 image"
            #     )
            out_frame_gray = Frame()
            out_frame_gray.attach_uvcframe(uvc_frame=uvc_frame, copy=True)
            frame = out_frame_gray

        else:
            # 这个分支是新增的
            out_frame_gray = Frame()
            out_frame_gray.attach_uvcframe(uvc_frame=uvc_frame, copy=True)
            frame = out_frame_gray

代码变化如下：

         else:
-            raise NotImplementedError(f"Unsupported frame format {uvc_frame.frame_format}")
+            out_frame_gray = Frame()
+            out_frame_gray.attach_uvcframe(uvc_frame=uvc_frame, copy=True)
+            frame = out_frame_gray

编译pyuvc

在windows下编译pyuvc需要提前安装vsstudio，我装的是vsstudio2015，具体命令参考源码中的README.rst文件的描述：

   pip install build delvewheel
   git clone https://github.com/pupil-labs/pyuvc --recursive
   cd pyuvc
   scripts/download-deps-win.ps1 -DEPS_TMP_PATH tmp
   $Env:DEPS_PATHS_LOC = "tmp/dep_paths.json"
   python -m build -w   # will create a wheel in dist/ folder; insert the wheel path below
   python scripts/repair-wheels-win.py $Env:DEPS_PATHS_LOC <wheel location> wheelhouse
   pip install wheelhouse/<wheel name>

在编译中我遇到的问题在delvewheel进行repair时报Unable to find library: msvcr100.dll【已解决】这篇文章中有介绍。

编译生成新的whl文件在源码的wheelhouse/目录下。在本地安装或者复制到其它环境下安装均可。

如何使用yuv数据

我的摄像头返回的是packaged格式的YUV420数据，我直接保存到磁盘文件中。

frame = cam.get_frame(timeout=0.001)
data_buffer = frame.data_buffer
with open(f"data_buffer{i}.yuy2",'wb') as f:
    f.write(data_buffer)

也可以用opencv来转码。

参考资料

使用python访问uvc摄像头

delvewheel进行repair时报Unable to find library: msvcr100.dll【已解决】

linux下使用v4l2-ctl查看摄像头数据