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ROS2 MIPI Camera 节点 API

1. 概览​

  • 节点组件：camera_node（采集）、venc_node（硬编）、vdec_node（硬解）、vo_node（显示）、infer_node（推理）
  • 核心消息：jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg 在各节点之间传递帧（含 DMA/FD 方式）

1.1 节点与话题总览​

节点订阅话题发布话题说明
camera_node—/camera_frames采集 NV12 帧并发布，支持 FD/DMA 共享；可提供 FD 套接字服务。
venc_node/camera_frames/encoded_frames将原始帧硬件编码为 H.264/H.265。
vdec_node/encoded_frames/decoded_frames将编码帧解码为 NV12。
vo_node/camera_frames—硬件直出显示画面（JdkVo）。
infer_node/camera_frames—（打印/自处理）对相机帧进行 YOLOv8 目标检测（示例模型）。

注：所有消息字段（如 width/height/stride/pix_format/is_dma/dma_fd/data 等）随 JdkFrameMsg 传递。

2. camera_node（相机采集）​

2.1 功能说明​

打开 V4L2 设备采集 NV12 帧，发布到 /camera_frames；同时启动 UNIX Socket（socket_path）用于 FD 传输（零拷贝）。

2.2 订阅的话题​

  • 无

2.3 发布的话题​

  • /camera_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)：NV12 或 FD 共享帧。

2.4 参数列表​

参数名类型默认值说明
devicestring"/dev/video50"V4L2 设备路径（如 /dev/video0）。
widthint1280帧宽。
heightint720帧高。
socket_pathstring"/tmp/jdk_fd_socket"FD 共享套接字路径。

2.5 启动示例​

ros2 run jdk_camera_node camera_node --ros-args \
  -p device:=/dev/video50 -p width:=1280 -p height:=720

2.6 订阅示例​

订阅/camera_frames，详细见 §6 通用订阅示例。

3. venc_node（硬件编码）​

3.1 功能说明​

订阅 /camera_frames，将原始帧硬件编码为 H.264/H.265，发布到 /encoded_frames；支持 DMA/FD。

3.2 订阅的话题​

  • /camera_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)。

3.3 发布的话题​

  • /encoded_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)。

3.4 参数列表​

参数名类型默认值说明
widthint1920输入帧宽。
heightint1080输入帧高。
payloadintCODING_H264编码格式（H.264/H.265）。
formatintPIXEL_FORMAT_NV12输入像素格式。
use_dmabooltrue是否使用 DMA。
venc_fd_socketstring"/tmp/jdk_fd_enc2out.sock"编码输出 FD 套接字。
（内部订阅套接字）—"/tmp/jdk_fd_socket"通常不需修改。

3.5 启动示例​

ros2 run jdk_venc_node venc_node

4. vdec_node（硬件解码）​

4.1 功能说明​

订阅 /encoded_frames，解码至 NV12 并发布 /decoded_frames；可与编码节点通过 FD 套接字衔接。

4.2 订阅的话题​

  • /encoded_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)。

4.3 发布的话题​

  • /decoded_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)。

4.4 参数列表​

参数名类型默认值说明
widthint1920解码后帧宽。
heightint1080解码后帧高。
payloadintCODING_H264输入码流类型。
formatintPIXEL_FORMAT_NV12输出像素格式。
use_dmabooltrue是否使用 DMA。
dec_fd_socketstring"/tmp/jdk_fd_dec2out.sock"解码输出 FD 套接字。
venc_fd_socketstring"/tmp/jdk_fd_enc2out.sock"对接编码节点输出。

4.5 启动示例​

ros2 run jdk_vdec_node vdec_node

5. vo_node（硬件显示）​

5.1 功能说明​

订阅 /camera_frames，使用 JdkVo 进行硬件直出显示。

5.2 订阅的话题​

  • /camera_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)。

5.3 发布的话题​

  • 无

5.4 参数列表​

参数名类型默认值说明
widthint1920输入帧宽。
heightint1080输入帧高。
formatintPIXEL_FORMAT_NV12输入像素格式。
use_dmabooltrue是否使用 DMA。
cam_fd_socketstring"/tmp/jdk_fd_socket"摄像头 FD 套接字路径。

5.5 启动示例​

ros2 run jdk_vo_node vo_node

6. infer_node（目标检测推理）​

6.1 功能说明​

订阅 /camera_frames，示例使用 YOLOv8（yolov8n.q.onnx）进行目标检测，并在终端打印结果。

6.2 订阅的话题​

  • /camera_frames (jdk_interfaces/msg/JdkFrameMsg)。

6.3 发布的话题​

  • 无（示例为日志/自处理）。

6.4 参数列表​

参数名类型默认值说明
socket_pathstring"/tmp/jdk_fd_socket"获取帧的 FD 套接字路径。

6.5 启动示例​

ros2 run jdk_infer_node infer_node

7. 统一订阅示例​

7.1 Python 订阅 NV12 并显示（非 DMA）​

import rclpy
from rclpy.node import Node
from jdk_interfaces.msg import JdkFrameMsg
import numpy as np
import cv2

class CameraListener(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('cam_listener')
        self.sub = self.create_subscription(
            JdkFrameMsg, 'camera_frames', self.callback, 10)

    def callback(self, msg):
        if not msg.is_dma:
            w, h = msg.width, msg.height
            nv12 = np.frombuffer(msg.data, dtype=np.uint8)
            yuv  = nv12.reshape((h * 3 // 2, w))
            bgr  = cv2.cvtColor(yuv, cv2.COLOR_YUV2BGR_NV12)
            cv2.imshow('Camera', bgr)
            cv2.waitKey(1)

def main():
    rclpy.init()
    node = CameraListener()
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

8. 常见问题（FAQ，精要）​

  • 如何切换 H.265？ 将 venc_node.payload 设置为 H.265 对应编码类型。
  • 如何启用零拷贝？ 各节点 use_dma=true 且通过 FD 套接字互通（socket_path / *_fd_socket）。
  • 显示节点不出图？ 确认 vo_node 订阅的是 /camera_frames，并与 camera_node 的分辨率/格式匹配。