QT实战之监控系统

Qt 入门实战：用 200 行代码写个“能看又能录”的轻量级监控客户端

适合：刚学完 C++/Qt Widgets、想第一次调用摄像头、再顺手把画面推流/存盘的同学
源码：文末 gitee 链接，MIT 协议可商用
环境：Win10 + Qt 5.15.2（MinGW）/ Ubuntu 20.04 + Qt 6.5，OpenCV 4.8

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一、需求拆解：最小可玩 MVP

1. 实时预览：1 路 USB 摄像头，1080p@30fps，延迟 < 200 ms
2. 一键录制：点“开始”→生成带时间戳的 MP4，码率 2 Mbps
3. 最小依赖：Qt 自带多媒体模块 + OpenCV（仅编码用，UI 层不耦合）
4. 可扩展：后续加 RTSP 推流、AI 检测、Web 后台，只需换 DLL/插件

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二、技术选型对比（为什么这样搭）

方案	优点	缺点	本例取舍
QtMultimedia	Qt 官方、API 简单	Win 下后端依赖 WMF，低版本缺编码器	预览层用它
QCamera + QAbstractVideoFilter	可 GPU 滤镜	文档少，录制格式受限	仅预览
OpenCV VideoWriter	跨平台、编码器丰富	需额外装库	录制用它
FFmpeg 直接 API	最灵活	学习曲线陡	留作二期

结论：
预览 = QtMultimedia（最省事）
录制 = OpenCV（四行代码就能写 MP4）

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三、项目骨架：文件树一览

LightMonitor/
 ├─ main.cpp
 ├─ mainwindow.ui
 ├─ mainwindow.cpp / .h
 ├─ cvrecorder.cpp / .h        // 封装 OpenCV 录制
 ├─ qcvvideoprobe.cpp / .h     // 把 QVideoFrame 转 cv::Mat
 ├─ CMakeLists.txt
 └─ README.md

.pro 文件（Qt5）：

QT += core gui multimedia multimediawidgets
CONFIG += c++17
win32 {
    INCLUDEPATH += $$PWD/third_party/opencv/win/include
    LIBS += -L$$PWD/third_party/opencv/win/lib -lopencv_world480
}
unix {
    LIBS += `pkg-config --libs opencv4`
}

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四、核心代码拆解

1. 摄像头初始化（Qt 侧）

// mainwindow.cpp
void MainWindow::initCamera()
{
    cameras = QCameraInfo::availableCameras();
    if (cameras.isEmpty()) { QMessageBox::critical(this, "Error", "No camera"); return; }

    camera = new QCamera(cameras.first());
    viewfinder = new QCameraViewfinder(this);
    camera->setViewfinder(viewfinder);
    ui->verticalLayout->addWidget(viewfinder);

    probe = new QCvVideoProbe(this);          // 自定义探头
    probe->setSource(camera);                 // 把帧抄一份给 OpenCV

    camera->start();
}

2. 帧探头：QVideoFrame → cv::Mat

// qcvvideoprobe.cpp
bool QCvVideoProbe::setSource(QCamera *camera)
{
    // Qt6 用 QMediaCaptureSession，Qt5 用 QCamera->setViewfinder(probe)
    return camera->setViewfinder(this) && QAbstractVideoFilter::isActive();
}

bool QCvVideoProbe::present(const QVideoFrame &frame)
{
    if (frame.isValid()) {
        QVideoFrame cloneFrame(frame);  // 必须 clone 再 map
        cloneFrame.map(QAbstractVideoBuffer::ReadOnly);
        cv::Mat mat(frame.height(), frame.width(),
                    CV_8UC3,                // 假设 RGB24
                    cloneFrame.bits(),
                    cloneFrame.bytesPerLine());
        emit matReady(mat.clone());       // 深拷贝后尽快 unmap
        cloneFrame.unmap();
    }
    return true;
}

3. 录制器：OpenCV 四行写 MP4

// cvrecorder.h
class CvRecorder : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    void startRecording(const QString &fileName)
    {
        writer.open(fileName.toLocal8Bit().toStdString(),
                   cv::VideoWriter::fourcc('m','p','4','v'),
                   30, cv::Size(1920,1080), true);
        if (!writer.isOpened()) qWarning() << "Codec fail";
        recording = true;
    }
    void stop() { recording = false; writer.release(); }
public slots:
    void write(cv::Mat frame) { if (recording) writer.write(frame); }
private:
    cv::VideoWriter writer;
    bool recording = false;
};

4. 界面逻辑：两个按钮

void MainWindow::on_startBtn_clicked()
{
    QString file = QDateTime::currentDateTime().toString("yyyyMMdd_hhmmss") + ".mp4";
    recorder->startRecording(file);
}
void MainWindow::on_stopBtn_clicked() { recorder->stop(); }

连接信号：

connect(probe, &QCvVideoProbe::matReady,
        recorder, &CvRecorder::write, Qt::QueuedConnection);

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五、编译 & 运行

1. Win：

   • 安装 Qt 5.15.2 + CMake 3.24
   • 下载 OpenCV-MinGW 版，把 bin/*.dll 拷到 build/Debug
   • cmake -B build -G "MinGW Makefiles" && cmake --build build

2. Ubuntu：
   sudo apt install qtbase5-dev qtmultimedia5-dev libopencv-dev
cmake -B build && cmake --build build

运行效果：

• 左侧 1080p 实时画面，右侧“开始/停止”两按钮；
• 录制结束在同目录生成 20250930_143022.mp4，VLC 播放正常。

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六、可玩扩展（留给读者）

1. 多路摄像头：
   QCameraInfo::availableCameras() 遍历，TabWidget 每页一个 ViewFinder
2. 运动检测：
   在 CvRecorder::write 里加 cv::absdiff(last, cur, mask)，检测轮廓面积 > 阈值再写文件，可省 80% 硬盘
3. RTSP 推流：
   二期用 FFmpeg 的 avformat_write_header 替换 cv::VideoWriter，地址 rtsp://localhost:8554/live
4. Web 后台：
   QtWebApp 轻量级 HTTP 服务，暴露 /api/start /api/stop，前端 Vue+VideoJS 回放
5. 国产化编译：
   银河麒麟 + 兆芯，Qt 6.5 静态编 + 国产显卡 OpenCL，帧率几乎无损耗

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七、常见坑清单

现象	原因	解决
MinGW 版 OpenCV 打不开摄像头	未开 WITH_DSHOW	用预编译 opencv_world480.dll 或自己 CMake 开 -DWITH_DSHOW=ON
Qt6 找不到 QCameraViewfinder	Qt6 改成 QVideoSink	用 QMediaCaptureSession + QVideoSink 接管帧
录制文件 0 字节	fourcc 不支持	换 'X','V','I','D' 或 'M','J','P','G'
画面颠倒	OpenCV 默认 BGR	cv::cvtColor(mat, mat, cv::COLOR_RGB2BGR)

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八、回顾：你学到了什么

1. QtMultimedia 摄像头三步曲：枚举→QCamera→ViewFinder
2. QVideoFrame 与 cv::Mat 零拷贝转换思路（map + clone）
3. OpenCV VideoWriter 四行代码就能出 MP4，别被 FFmpeg 吓跑
4. 信号槽跨线程传 Mat 必须深拷贝，否则帧数据被 Qt 回收
5. 用 CMake 同时管理 Qt + OpenCV，跨平台编译脚本一次写完

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