QGroundControl 飞行视图相机工具（Camera Tools）完全指南：拍照、录像与相机配置

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本文以 QGroundControl 用户指南中的 Camera Tools 文档 为核心骨架，结合仓库内相机控制与视频管理的真实源码实现，系统讲解飞行视图（Fly View）中相机工具的完整能力：如何拍摄静态照片、录制视频、通过面板配置相机参数，以及视频流页面的启用、显示与本地录制。读完本文，你将掌握从连接相机、识别相机能力到完成拍照、录像、参数配置的完整操作链路，并理解这些操作在底层如何通过 MAVLink 命令落地。

一、相机工具能做什么

QGroundControl 的相机工具（Camera Tools）是飞行视图内的一个核心功能区，用于三件事：

1. 拍摄静态图像（Still Image）——单击拍照，或按设定时间间隔进行定时连拍（Time Lapse）；
2. 录制视频（Video）——开始/停止机载录像，或在地面站本地录制视频流；
3. 配置相机（Configure Camera）——通过面板齿轮图标打开配置项，调整曝光、白平衡、分辨率等参数。

需要特别强调的是：相机捕获与配置选项完全取决于当前连接的相机，不是所有选项在所有相机上都会出现。这也是理解相机工具的第一原则。

二、相机能力由连接方式决定

QGC 支持的相机接入方式有两类，能力差异明显：

• 简单机载相机（Simple autopilot-connected camera）：只暴露最基本的功能，配置项有限；
• 支持 MAVLink Camera Protocol 的相机：QGC 可以额外使用该协议提供的所有服务。例如，若相机支持视频模式，你就可以在静态拍摄与视频模式之间切换，并开始/停止录制。

这套能力路由在 src/Camera/VehicleCameraControl.cc 中有清晰的实现痕迹：takePhoto()会先检查_mavlinkCameraInfo.flags（如CAMERA_CAP_FLAGS_CAPTURE_IMAGE、CAMERA_CAP_FLAGS_CAPTURE_VIDEO、CAMERA_CAP_FLAGS_CAN_CAPTURE_VIDEO_IN_IMAGE_MODE），据此决定走 MAVLink 命令路径还是降级路径；startVideoRecording()中同样以CAMERA_CAP_FLAGS_CAPTURE_VIDEO标志判断是发送MAV_CMD_VIDEO_START_CAPTURE还是直接调用本地VideoManager录制（VehicleCameraControl.cc#L527-L541）。

三、相机配置面板：齿轮图标与 Camera Definition File

配置面板通过面板上的齿轮图标打开。面板中展示的大多数设置项并非写死在地面站里，而是由相机自己定义的——它们来自相机的MAVLink Camera Definition File（相机定义文件）。也就是说，相机厂商把「我有哪些参数、每个参数有哪些取值」以 XML 形式发布，QGC 读取后动态生成配置界面。

仓库中提供了一个完整的示例定义文件：src/Camera/camera_definition_example.xml，其结构如下：

• <definition>：相机型号与厂商（示例中为 Super Dupper Industries 的 SD II）；
• <parameters>：一组<parameter>定义，每个参数含name、type（如uint32、float、bool）、default值和<options>枚举项；
• 参数之间存在联动约束（<exclusions>与<parameterranges>），例如：
  • CAM_MODE设为 Photo（value=0）时，排除视频类参数CAM_VIDRES、CAM_VIDFMT、CAM_AUDIOREC；
  • 设为 Video（value=1）时，排除照片类参数CAM_PHOTOFMT、CAM_PHOTOQUAL、CAM_PHOTORES，且CAM_ISO只保留部分档位（camera_definition_example.xml#L8-L38）；
• 示例中还定义了 ISO、曝光补偿、快门速度、光圈、白平衡、测光模式、色彩模式、照片/视频分辨率、图像格式（Jpeg/Raw/Jpeg+Raw）等常见项（camera_definition_example.xml#L39-L245）；
• <videostreams>可声明多个视频流（如可见光 + 热成像），exclusive="0"表示各流可同时运行，exclusive="1"表示用户只能选择其一（camera_definition_example.xml#L247-L259）；
• <localization>用于多语言显示，运行时将原始描述替换为对应语言翻译（camera_definition_example.xml#L260-L299）。

四、末尾的硬编码通用设置

与相机定义文件动态生成的参数不同，配置面板末尾的几个通用设置是 QGC 硬编码的，对所有相机几乎都可用：

这些设置对应 src/Camera/VehicleCameraControl.cc 中的真实实现：

• Photo Mode / Photo Interval：setPhotoCaptureMode()与setPhotoLapse()将选择持久化到QSettings（键分别为kPhotoMode与kPhotoLapse），并在拍照时读取（VehicleCameraControl.cc#L378-L394）；
• Reset Camera Defaults：resetSettings()发送MAV_CMD_RESET_CAMERA_SETTINGS命令，参数1表示执行重置（VehicleCameraControl.cc#L628-L639）；
• Format：formatCard(id)发送MAV_CMD_STORAGE_FORMAT，参数依次为存储 ID（1为第一张卡，2为第二张）与1（执行格式化）（VehicleCameraControl.cc#L641-L654）。

一个值得注意的实现细节：执行重置或格式化期间，_resetting标志会阻止其他拍摄/录制操作，避免并发冲突。

五、拍照：从单击快门到定时连拍

takePhoto()是拍照的入口（VehicleCameraControl.cc#L440-L487），其行为按相机能力分两条路径：

1. MAVLink 路径（相机支持CAMERA_CAP_FLAGS_CAPTURE_IMAGE，且当前不在视频模式、或支持拍照模式下录像）：发送MAV_CMD_IMAGE_START_CAPTURE，参数含义为——
   • 参数 1：相机编号（0表示所有相机）；
   • 参数 2：连拍间隔秒数（_photoLapse；单张模式下为0，被忽略）；
   • 参数 3：总拍摄张数（定时连拍时为_photoLapseCount，0表示不限张数）。
2. 本地降级路径：不支持 MAVLink 拍照的相机，单张模式直接调用VideoManager::instance()->grabImage()抓取视频帧作为照片；定时连拍在这种相机上不支持，QGC 会弹窗提示。

定时连拍进行中，可调用stopTakePhoto()发送MAV_CMD_IMAGE_STOP_CAPTURE提前结束序列（VehicleCameraControl.cc#L489-L511）。

拍照/录像模式之间的切换由toggleCameraMode()完成：当前为 Photo/Survey 模式则切到 Video，当前为 Video 模式则切回 Photo（VehicleCameraControl.cc#L414-L423）；若相机定义文件中有CAM_MODE参数则直接写参数值，否则发送MAV_CMD_SET_CAMERA_MODE（0：photo，1：video）。

六、视频录制：机载录制与本地录制

startVideoRecording()/stopVideoRecording()同样区分两条路径（VehicleCameraControl.cc#L513-L572）：

• 相机支持CAMERA_CAP_FLAGS_CAPTURE_VIDEO时，发送MAV_CMD_VIDEO_START_CAPTURE/MAV_CMD_VIDEO_STOP_CAPTURE，将录制指令交给机载相机/飞控；
• 否则，调用VideoManager::instance()->startRecording()/stopRecording()，由 QGC 在地面站本地对收到的视频流进行编码落盘。

每次操作前，QGC 都会检查_resetting状态与当前的captureVideoState（Idle/Capturing/Disabled），避免重复开始或无效停止。视频流本身在 src/VideoManager/VideoManager.cc 中管理，通过aspectRatio()等属性向界面暴露视频宽高比信息（VideoManager.cc#L409-L423）。

七、视频流页面（Video Stream）

视频流页面（页面锚点#video_instrument_page）用于启用/禁用视频流。启用之后，你可以进行以下操作：

1. 开始/停止视频流：在页面内切换视频流的接收与停止；
2. 启用网格叠加层（Grid Overlay）：在视频画面上叠加网格线，便于目视对齐航线或目标；
3. 更改图像适配屏幕的方式：控制视频画面如何填充显示区域；
4. 用 QGC 本地录制视频：将收到的视频流直接录制到地面站本地磁盘。

7.1 视频显示的底层配置

视频显示相关的所有设置都在 src/Settings/Video.SettingsGroup.json 中定义，关键项包括：

其中videoFit的四种适配模式（Video.SettingsGroup.json#L68-L76）：

这些设置在 QML 界面中的实际消费点可见于 src/FlyView/FlightDisplayViewVideo.qml：_showGrid读取videoSettings.gridLines.rawValue控制网格线可见性（FlightDisplayViewVideo.qml#L18），_fitMode读取videoSettings.videoFit.rawValue决定fillMode（Image.PreserveAspectCrop等）与画面布局（FlightDisplayViewVideo.qml#L25），aspectRatio则从QGroundControl.videoManager.aspectRatio获取用于计算画面尺寸（FlightDisplayViewVideo.qml#L17）。

7.2 视频流来源配置

视频流页面显示的画面上游由videoSource决定，常见组合：

• UDP：地面站绑定0.0.0.0:5600接收飞控转发来的 MPEG-TS 视频流（默认最常用）；
• RTSP：直接连接相机自带的 RTSP 服务地址；
• TCP：某些图传设备以 TCP 推流；
• UVC：通过 USB 直连的摄像头。

八、操作建议与适用范围

• 面板中「哪些设置项可见、有哪些档位」完全由相机的 Camera Definition File 决定，不同相机（乃至同型号不同固件）展示的配置界面可能不同，这属于正常现象；
• 「Photo Mode / Photo Interval / Reset / Format」四项为 QGC 硬编码的通用设置，不依赖相机定义文件；
• 定时连拍功能需要相机具备 MAVLink 静态拍摄能力；仅靠视频流抓帧的降级路径不支持定时连拍；
• 本地录制（VideoManager 路径）适用于地面站侧录制视频流，录制格式、存储上限、超限自动清理等策略均可通过 Video.SettingsGroup.json 对应的设置页配置；
• 若视频画面比例异常，可检查aspectRatio（0为自动探测）与videoFit的组合；若需要在画面上辅助对齐，可打开gridLines。

延伸阅读

• 相机控制的底层实现：src/Camera/VehicleCameraControl.cc（拍照、录像、重置、格式化、变焦、对焦的 MAVLink 命令封装）与 src/Camera/VehicleCameraControl.h
• 相机定义文件完整示例：src/Camera/camera_definition_example.xml（参数、联动约束、视频流声明、本地化）
• 视频管理与接收：src/VideoManager/VideoManager.cc（视频流属性、本地录制）
• 视频显示界面：src/FlyView/FlightDisplayViewVideo.qml（网格线、适配模式、宽高比）
• 视频设置项定义：src/Settings/Video.SettingsGroup.json（全部视频相关配置及默认值）
• 相机管理器与接口：src/Camera/QGCCameraManager.cc、src/Camera/QGCCameraIO.cc（相机枚举与 IO 调度）

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