Qt编写视频监控系统70-OSD标签和图形信息（支持写入到文件）

一、前言

作为一个完整的视频监控系统，用户还需要自定义一些OSD标签信息显示在对应通道上面，而且不止一个OSD标签信息，位置可以在四个角或者指定坐标显示。最开始本系统设计的时候，由于本人擅长的是painter绘制，所以直接采用的painter绘制贴在视频控件上，顶层放了个cover窗体覆盖在上面，后面发现这种机制并不能将OSD标签信息存储到视频文件，而且弊端多，不是源头绘制的，相当于和视频源无关，当切换等比例缩放等图片效果时，仅仅是在cover窗体上能看到，所以设置的标签位置看起来怪怪的，当然这种机制也是有部分场景需要的，所以在重新设计标签和图形绘制功能的时候，这块功能也需要保留。

如何能够从源头实现OSD标签和图形信息，则必须用到滤镜这个东西，在ffmpeg中对应的是avfilter模块，也可以说是特效库，可以实现各种特效比如色调/模糊/水平翻转/裁剪/加方框/叠加文字等功能，这些特效是直接应用在源头视频数据帧avframe上的，意味着保存视频文件的代码根本不用修改，直接就可以把这些特效存储到文件，所以在一些智能算法厂家中，识别到的人员信息以及方框都会通过两种策略发送出来，一种是源头滤镜加工好，同时还会以文本信息加在视频流中，让用户自己解析绘制，这样就涵盖到了所有的情形。

ffmpeg滤镜的基本步骤：

• avfilter_get_by_name 获取要使用的滤镜
• avfilter_inout_alloc 创建输入输出滤镜参数
• avfilter_graph_alloc 创建滤镜容器
• avfilter_graph_create_filter 创建输入输出滤镜
• av_opt_set_int_list 设置输出滤镜格式
• outputs->name/outputs->filter_ctx... 设置滤镜的参数
• avfilter_graph_parse_ptr 初始化滤镜
• avfilter_graph_config 应用滤镜配置
• avfilter_free 释放滤镜对象
• avfilter_graph_free 释放滤镜容器

貌似滤镜一旦设置好以后就不允许通过参数修改，比如设置了一个文字水印 drawtext=text='hello':fontsize=30:fontcolor=#ffffff:x=10:y=10 ，想要修改这个内容，滤镜相关类没有提供对应的函数，需要先把之前的滤镜资源释放，然后重新创建，相当于这个过程来一遍，那是不是又会担心效率问题？而且矩形区域很多的时候，都是经常切换滤镜的，性能上多多少少会占用一些CPU，但是应用起来还是非常快的，几乎看不到切换的停顿或者空白效果。详细的滤镜参数参考官方说明 https://ffmpeg.org/ffmpeg-filters.html 。

还有个注意点就是，如果是中文的文字水印，必须指定字体文件，让ffmepg能够找到对应字体文件，一般建议将字体文件放到可执行文件同一目录下，linux上需要对应的ffmpeg库编译的时候指定freetype否则不能用drawtext文字水印。还有个注意点就是发现硬解码后NV12格式的frame无法正常应用滤镜，不知道各位有没有什么好的办法，除了又转换成yuv420p以外（转换又要耗费cpu，失去了硬解码降低cpu占用的初衷）。

二、效果图

图示中随机生成的文字和矩形水印

三、体验地址

1. 体验地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_video_system。
2. 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
3. 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
4. 个人主页：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun
5. 知乎主页：https://www.zhihu.com/people/feiyangqingyun/
6. 在线文档：https://feiyangqingyun.gitee.io/qwidgetdemo/video_system/

四、相关代码

#include "ffmpegfilter.h"
#include "ffmpeghelper.h"
#include "filterhelper.h"

QString FFmpegFilter::getFilter(const FilterData &filterData)
{
    //滤镜内容字符串集合
    QStringList listFilter;
    bool hardware = (filterData.formatIn == AV_PIX_FMT_NV12);
    if (filterData.rotate != 0) {
        QString filter = FilterHelper::getFilter(filterData.rotate, hardware);
        listFilter << filter;
    }

    //加入标签信息
    foreach (OsdInfo osd, filterData.listOsd) {
        QString filter = FilterHelper::getFilter(osd, hardware);
        if (!filter.isEmpty()) {
            listFilter << filter;
        }
    }

    //加入图形信息
    foreach (GraphInfo graph, filterData.listGraph) {
        QString filter = FilterHelper::getFilter(graph, hardware);
        if (!filter.isEmpty()) {
            listFilter << filter;
        }
    }

    //加入其他滤镜
    QString filter = FilterHelper::getFilter();
    if (!filter.isEmpty()) {
        listFilter << filter;
    }

    return listFilter.join(",");
}

int FFmpegFilter::initFilter(AbstractVideoThread *thread, AVStream *stream, AVCodecContext *avctx, FilterData &filterData)
{
    int result = -1;
    if (!filterData.enable) {
        return result;
    }

    //貌似硬解码不支持滤镜
    if (filterData.formatIn == AV_PIX_FMT_NV12) {
        return result;
    }

    //先释放相关资源
    freeFilter(filterData);

    //获取滤镜字符串
    QString filters = getFilter(filterData);
    if (filters.isEmpty()) {
        return result;
    }

    //输入帧序列的参数信息
    QStringList listArg;
    listArg << QString("video_size=%1x%2").arg(avctx->width).arg(avctx->height);
    listArg << QString("pix_fmt=%1").arg(avctx->pix_fmt);
    listArg << QString("time_base=%1/%2").arg(stream->time_base.num).arg(stream->time_base.den);
    listArg << QString("pixel_aspect=%1/%2").arg(avctx->sample_aspect_ratio.num).arg(avctx->sample_aspect_ratio.den);
    QString args = listArg.join(":");

    //输入帧格式
    enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {filterData.formatIn, AV_PIX_FMT_NONE};

    //获取要使用的滤镜
    const AVFilter *filterSrc = avfilter_get_by_name("buffer");
    const AVFilter *filterSink = avfilter_get_by_name("buffersink");

    //创建输入输出滤镜参数
    AVFilterInOut *inputs = avfilter_inout_alloc();
    AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();

    //创建滤镜容器
    filterData.filterGraph = avfilter_graph_alloc();
    if (!inputs || !outputs || !filterData.filterGraph) {
        result = AVERROR(ENOMEM);
        goto end;
    }

    //创建输入滤镜
    result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSrcCtx, filterSrc, "in", args.toUtf8().constData(), NULL, filterData.filterGraph);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("创建输入滤镜失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //创建输出滤镜
    result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSinkCtx, filterSink, "out", NULL, NULL, filterData.filterGraph);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("创建输出滤镜失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //设置输出滤镜格式
    result = av_opt_set_int_list(filterData.filterSinkCtx, "pix_fmts", pix_fmts, filterData.formatOut, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("设置输出滤镜格式: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //设置滤镜的参数
    outputs->name = av_strdup("in");
    outputs->filter_ctx = filterData.filterSrcCtx;
    outputs->pad_idx = 0;
    outputs->next = NULL;

    inputs->name = av_strdup("out");
    inputs->filter_ctx = filterData.filterSinkCtx;
    inputs->pad_idx = 0;
    inputs->next = NULL;

    //初始化滤镜
    result = avfilter_graph_parse_ptr(filterData.filterGraph, filters.toUtf8().constData(), &inputs, &outputs, NULL);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("初始化滤镜失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //应用滤镜配置
    result = avfilter_graph_config(filterData.filterGraph, NULL);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("应用滤镜配置失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

end:
    //释放对应的输入输出
    avfilter_inout_free(&inputs);
    avfilter_inout_free(&outputs);
    filterData.isOk = (result >= 0);
    return result;
}

void FFmpegFilter::freeFilter(FilterData &filterData)
{
    if (filterData.isOk) {
        filterData.enable = true;
        filterData.init = true;
        filterData.isOk = false;

        avfilter_free(filterData.filterSrcCtx);
        avfilter_free(filterData.filterSinkCtx);
        avfilter_graph_free(&filterData.filterGraph);
        filterData.filterSrcCtx = NULL;
        filterData.filterSinkCtx = NULL;
        filterData.filterGraph = NULL;
    }
}

五、功能特点

（一）、软件模块

1. 视频监控模块，各种停靠小窗体子模块，包括设备列表、图文警情、窗口信息、云台控制、预置位、巡航设置、设备控制、悬浮地图、网页浏览等。
2. 视频回放模块，包括本地回放、远程回放、设备播放、图片回放、视频上传等。
3. 电子地图模块，包括图片地图、在线地图、离线地图、路径规划等。
4. 日志查询模块，包括本地日志、设备日志等。
5. 系统设置模块，包括系统设置（基本设置、视频参数、数据库设置、地图配置、串口配置等）、录像机管理、摄像机管理、轮询配置、录像计划、用户管理等。

（二）、基础功能

1. 支持各种视频流（rtsp、rtmp、http等）、视频文件（mp4、rmvb、avi等）、本地USB摄像机播放。
2. 支持多画面切换，包括1、4、6、8、9、13、16、25、36、64画面切换。
3. 支持全屏切换，多种切换方式包括鼠标右键菜单、工具栏按钮、快捷键（alt+enter全屏，esc退出全屏）。
4. 支持视频轮询，包括1、4、9、16画面轮询，可设置轮询分组（轮询预案）、轮询间隔、码流类型等。
5. 支持onvif协议，包括设备搜索、云台控制、预置位、设备控制（图片参数、校对时间、系统重启，抓拍图片等）。
6. 支持权限管理，不同的用户可以对应不同的模块权限，比如删除日志、关闭系统等。
7. 数据库支持多种，包括sqlite、mysql、sqlserver、postgresql、oracle、人大金仓等。
8. 本地USB摄像机支持设置分辨率、帧率等参数。
9. 所有停靠模块都自动生成对应的菜单用来控制显示和隐藏，在标题栏右键可以弹出。
10. 支持显示所有模块、隐藏所有模块、复位普通布局、复位全屏布局。
11. 双击设备弹出实时预览视频，支持图片地图、在线地图、离线地图等。
12. 摄像机节点拖曳到对应窗体播放视频，同时支持拖曳本地文件直接播放。
13. 删除视频支持鼠标右键删除、悬浮条关闭删除、拖曳到视频监控面板外删除等多种方式。
14. 图片地图上设备按钮可自由拖动，自动保存位置信息。百度地图上可以鼠标单击获取经纬度信息，用来更新设备位置。
15. 视频监控面板窗体中任意通道支持拖曳交换，瞬间响应。
16. 封装了百度地图，视图切换，运动轨迹，设备点位，鼠标按下获取经纬度等。
17. 双击节点、拖曳节点、拖曳窗体交换位置等操作，均自动更新保存最后的播放地址，下次软件打开自动应用。
18. 右下角音量条控件，失去焦点自动隐藏，音量条带静音图标。
19. 支持视频截图，可指定单个或者对所有通道截图，底部小工具栏也有截图按钮。
20. 支持超时自动隐藏鼠标指针、自动全屏机制。
21. 支持onvif云台控制，可上下左右移动云台摄像机，包括复位和焦距调整等。
22. 支持onvif预置位，可以添加、删除、修改预置位，可以调用起始位。
23. 支持onvif图像参数设置，包括明亮度、对比度、饱和度、尖锐度等。
24. 支持onvif其他操作，包括抓图、网络设置、校时、重启、事件订阅等。
25. 支持任意onvif摄像机，包括但不限于海康、大华、宇视、天地伟业、华为等。
26. 可保存视频，可选定时存储或者单文件存储，可选存储间隔时间。
27. 可设置视频流通信方式tcp+udp，可设置视频解码是速度优先、质量优先、均衡等。
28. 可设置软件中文名称、英文名称、LOGO图标等。
29. 存储的视频文件支持导出到指定目录，支持批量上传到服务器。
30. 完善的录像计划设置，支持每个通道7乘24小时每半小时设置是否存储录像。

（三）、特色功能

1. 主界面采用停靠窗体模式，各种组件以小模块的形式加入，可自定义任意模块加入。
2. 停靠模块可拖动任意位置嵌入和悬浮，支持最大化全屏，支持多屏幕。
3. 双重布局文件存储机制，正常模式、全屏模式都对应不同的布局方案，自动切换和保存，比如全屏模式可以突出几个模块透明显示在指定位置，更具科幻感现代化。
4. 原创onvif协议机制，采用底层协议解析（udp广播搜索+http请求执行命令）更轻量易懂易学习拓展，不依赖任何第三方组件比如gsoap。
5. 原创数据导入、导出、打印机制，跨平台不依赖任何组件，瞬间导出数据。
6. 内置多个原创组件，宇宙超值超级牛逼，包括数据导入导出组件（导出到xls、pdf、打印）、数据库组件（数据库管理线程、自动清理数据线程、万能分页、数据请求等）、地图组件、视频监控组件、文件多线程收发组件、onvif通信组件、通用浏览器内核组件等。
7. 自定义信息框+错误框+询问框+右下角提示框（包含多种格式）等。
8. 精美换肤，高达17套皮肤样式随意更换，所有样式全部统一，包括菜单等。
9. 视频控件悬浮条可以自行增加多个按钮，监控界面底部小工具栏也可自行增加按钮。
10. 双击摄像机节点自动播放视频，双击节点自动依次添加视频，会自动跳到下一个，双击父节点自动添加该节点下的所有视频。可选主码流、子码流。
11. 录像机管理、摄像机管理，可添加删除修改导入导出打印信息，立即应用新的设备信息生成树状列表，不需重启。
12. 可选多种内核自由切换，ffmpeg、vlc、mpv等，均可在pro中设置。推荐用ffmpeg，跨平台最多，默认提供好了linux和mac平台上编译好的库。
13. 支持硬解码，可设置硬解码类型（qsv、dxva2、d3d11va等）。
14. 默认采用opengl绘制视频，超低的CPU资源占用，支持yuyv和nv12两种格式绘制，很牛逼。
15. 高度可定制化，用户可以很方便的在此基础上衍生自己的功能，比如增加自定义模块，增加运行模式、机器人监控、无人机监控、挖掘机监控等。
16. 支持xp、win7、win10、win11、linux、mac、各种国产系统（UOS、中标麒麟、银河麒麟等）、嵌入式linux等系统。
17. 注释完整，项目结构清晰，超级详细完整的使用开发手册，精确到每个代码文件的功能说明，不断持续迭代版本。