2. 摄像头实时视频采集

任务目标

在Jetson Nano上接入CSI或USB摄像头，使用OpenCV读取实时视频流并在屏幕上显示。本案例覆盖两种摄像头接入方式，并给出帧率统计以便确认采集性能。

环境依赖

• Jetson Nano（JetPack 4.6+，已安装OpenCV 4.x预编译版本）
• CSI摄像头（如IMX219）或USB摄像头（UVC协议）
• Python 3.6+，OpenCV Python绑定（cv2）

关键完整代码

import cv2
import sys
import time

def open_camera(use_csi=True):
    """根据摄像头类型打开视频流"""
    if use_csi:
        # CSI摄像头：使用GStreamer管道，Jetson专用
        gst_str = (
            "nvarguscamerasrc ! "
            "video/x-raw(memory:NVMM), width=1280, height=720, framerate=30/1 ! "
            "nvvidconv flip-method=2 ! "
            "video/x-raw, width=1280, height=720, format=BGRx ! "
            "videoconvert ! video/x-raw, format=BGR ! appsink"
        )
        cap = cv2.VideoCapture(gst_str, cv2.CAP_GSTREAMER)
    else:
        # USB摄像头：直接使用V4L2后端
        cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_V4L2)
        cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1280)
        cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 720)
    return cap

def main():
    # 默认使用CSI摄像头；若使用USB摄像头，将参数改为False
    use_csi = len(sys.argv) < 2 or sys.argv[1].lower() != "usb"
    cap = open_camera(use_csi)

    if not cap.isOpened():
        print("错误：无法打开摄像头")
        sys.exit(1)

    print("摄像头已打开，按 'q' 键退出")
    frame_count = 0
    start_time = time.time()
    fps = 0.0

    while True:
        ret, frame = cap.read()
        if not ret:
            print("错误：读取视频帧失败")
            break

        # 计算并显示实时帧率
        frame_count += 1
        if frame_count % 10 == 0:
            elapsed = time.time() - start_time
            fps = frame_count / elapsed

        cv2.putText(frame, f"FPS: {fps:.1f}", (10, 30),
                    cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (0, 255, 0), 2)
        cv2.imshow("Jetson Nano Camera", frame)

        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
            break

    cap.release()
    cv2.destroyAllWindows()
    print(f"采集结束，平均帧率约 {fps:.1f} FPS")

if __name__ == "__main__":
    main()

运行方式

# CSI摄像头（默认）
python3 camera_capture.py

# USB摄像头
python3 camera_capture.py usb

验证方法与判定标准

• 画面显示：运行后弹出名为“Jetson Nano Camera”的窗口，实时显示摄像头画面，无卡顿或花屏。
• 帧率指标：窗口左上角显示绿色FPS数值。CSI摄像头在720p下通常可达30 FPS；USB摄像头视型号而定，一般不低于15 FPS即视为正常。
• 退出机制：按键盘 q 键，窗口关闭，终端打印平均帧率后程序正常结束。
• 错误排查：若提示“无法打开摄像头”，检查摄像头连接及权限（ls /dev/video* 确认设备节点），CSI摄像头需确认排线连接牢固。

常见问题

• CSI摄像头画面倒置：修改GStreamer管道中的 flip-method 值（0=不翻转，1=水平翻转，2=垂直翻转，3=双向翻转），根据安装方向调整。
• USB摄像头无法打开：确认没有其他进程占用摄像头（如 cheese），或尝试将设备编号从0改为1。
• 帧率偏低：降低分辨率（如改为640x480）可提升帧率；关闭桌面环境后通过SSH运行可释放GPU资源。