基于opencv和mfc的摄像头采集代码(GOMFCTemplate2)

Posted 2020-08-12 GreenOpen专注图像处理

编写带界面的图像处理程序，选择opencv+mfc是一种很好的选择；在读取摄像头数据方面，网上的方法很多，其中shiqiyu的camerads的方法是较好的。 基于现有资料，通过在实际项目中的积累，我总结出来一套结合opencv和mfc的摄像头采集框架。具有以下特点： 1、基于directshow，兼容性好，速度快。到目前为止，无论是工业相机还是普通相机，没发现不兼容的； 2、摄像头部分通过线程读取，保证界面的运行流畅； 3、框架经过多次打磨，已经比较稳定，不会出现异常错误；代码简洁明了，方便复用。

 

      编写带界面的图像处理程序，选择opencv+mfc是一种很好的选择；在读取摄像头数据方面，网上的方法很多，其中shiqiyu的camerads的方法是较好的。

      基于现有资料，通过在实际项目中的积累，我总结出来一套结合opencv和mfc的摄像头采集框架。具有以下特点：

      1、基于directshow，兼容性好，速度快。到目前为止，无论是工业相机还是普通相机，没发现不兼容的；

      2、摄像头部分通过线程读取，保证界面的运行流畅；

      3、框架经过多次打磨，已经比较稳定，不会出现异常错误；代码简洁明了，方便复用。

 

代码解析 框架为对话框模式代码生成，加入CameraDS类和CvvImage类。

      

CameraDS是shiqiyu编写的，主要完成directshow的引入，提供了以下函数。能够获得目前相机总数，读取相机名称，打开相机以及获得当前帧的数据等

 

//打开摄像头，nCamID指定打开哪个摄像头，取值可以为0,1,2,...
//bDisplayProperties指示是否自动弹出摄像头属性页
//nWidth和nHeight设置的摄像头的宽和高，如果摄像头不支持所设定的宽度和高度，则返回false
boolCCameraDS::OpenCamera(int nCamID,bool bDisplayProperties=true,int nWidth=320,int nHeight=240);
//关闭摄像头，析构函数会自动调用这个函数
voidCloseCamera();
//返回摄像头的数目
//可以不用创建CCameraDS实例，采用int c=CCameraDS::CameraCount();得到结果。
staticintCameraCount();
//根据摄像头的编号返回摄像头的名字
//nCamID: 摄像头编号
//sName: 用于存放摄像头名字的数组
//nBufferSize: sName的大小
//可以不用创建CCameraDS实例，采用CCameraDS::CameraName();得到结果。
staticintCCameraDS::CameraName(int nCamID,char* sName,int nBufferSize);
//返回图像宽度
intGetWidth(){return m_nWidth;}
//返回图像高度
intGetHeight(){return m_nHeight;}
//抓取一帧，返回的IplImage不可手动释放！
//返回图像数据的为RGB模式的Top-down(第一个字节为左上角像素)，即IplImage::origin=0(IPL_ORIGIN_TL)
IplImage*QueryFrame();
voidDisplayPinProperties(void);

 

CvvImage类是Opencv自己提供的，这里使用它的主要目的是讲mat对象画到mfc的控件中去

CvvImage cimg;
IplImage cpy = dst;
cimg.CopyOf(&cpy );// 复制图片
cimg.DrawToHDC( hDC,&rect );// 将图片绘制到显示控件的指定区域内

在GOMfcTemplate2Dlg中是主要代码，分为以下几个部分。这块的东西主要是我自己总结的。

1、摄像头显示循环，是单独的线程

//摄像头显示循环,所有关于采集的操作是通过主线程传递控制变量到采集线程，而后由采集线程完成的

DWORD WINAPI CaptureThread(LPVOID lpParameter)

{

    CGOMfcTemplate2Dlg* pDlg = (CGOMfcTemplate2Dlg*)lpParameter;

    double t_start = (double)cv::getTickCount(); //开始时间

    //#pragma omp parallel for

    while (true)

    {

        if (pDlg->b_closeCam)//退出循环

            break;

        double t  = ((double)cv::getTickCount() - t_start) / getTickFrequency();

        if (t <= 0.042)//fps =24,主动降低速度

        {

            Sleep(10);

            continue;

        }

        else

        {

            t_start = (double)cv::getTickCount();

        }

        //从directX中获得当前图像并显示出来

        IplImage* queryframe  = pDlg->cameraDs.QueryFrame();

        //在2.0版本中可以强转，在3.0中需要使用函数

        Mat camframe = cvarrToMat(queryframe);

        pDlg->showImage(camframe, IDC_CAM); //显示原始图像

        if (pDlg->b_takeApic)

        {

            CString strName;

            pDlg->GetDlgItemText(IDC_EDIT1, strName);    

            CT2CA pszName(strName);

            std::string m_NameStd(pszName);

 

            SYSTEMTIME sysTime;

            GetLocalTime(&sysTime); //得到系统时间

            

            char cbuf[255];

            sprintf(cbuf, "/%d-%d-%d-%d-%d-%d.jpg", sysTime.wYear,sysTime.wMonth,sysTime.wDay, sysTime.wHour, sysTime.wMinute, sysTime.wSecond);//"2010-09-21"

            m_NameStd = m_NameStd  + cbuf;

            imwrite(m_NameStd, camframe);

            pDlg->b_takeApic = false;

            CString cstr;

            cstr = cbuf;

            pDlg->m_statusBar.SetWindowText(_T("保存图片:")+ cstr);

        }

    }

    return 0;

}

这个线程函数，在创建的时候读取主Dlg的指针为参数，这样能够进行线程间通信。它主要完成两项工作，一个是通过camerads的QueryFrame函数读取当前的图像并传递给主线程;一个是判断b_closeCam和b_taleApic两个控制变量是否为true并进行相关操作。

目前的线程间通信采用的变量共享的方式，由于在摄像头线程中是写变量，在主线程中是读变量，一般不会冲突。但是如果摄像头很多或者实时性非常高，还是应该采用postmessage的方式通信。

线程部分，这里标红的是核心代码，它在采集结果不带来明显变化的基础上带来了这样的优化：

设备	去除标红	添加标红
Logitech(640X480)	35%、9.2	10.5% 9.2
HDCammer(1920X1080)	46%、44	23% 42.1

作为比对，我使用了Logitech官方自带的软件进行对比，它使用与HDCammer上是 19.6%/24.9MB，已经非常接近了，考虑到OpenCV自己带来的消耗，我认为可以接受的。

2、initdialog中，对界面控件进行初始化

m_nCamCount =CCameraDS::CameraCount();//摄像头总数
//获得摄像头数目
char camera_name[1024];
char istr[25];
for(int i=0; i < m_nCamCount; i++)
{
int retval =CCameraDS::CameraName(i, camera_name,sizeof(camera_name));
sprintf_s(istr," # %d", i);
strcat_s(camera_name,istr );
CString camstr = camera_name;
if(retval >0)
m_CBNCamList.AddString(camstr);
else
AfxMessageBox(_T("不能获取摄像头的名称"));
}
//初始化显示控件
CRect rect;
GetDlgItem(IDC_CAM)->GetClientRect(&rect);
m_mainframe =Mat::zeros(rect.Height(),rect.Width(),CV_8UC3);
GetDlgItem(IDC_PIC)->GetClientRect(&rect);
m_takepic =Mat::zeros(rect.Height(),rect.Width(),CV_8UC3);
return TRUE;// 除非将焦点设置到控件，否则返回 TRUE

包括填写combolist控件，为两个用于显示的static控件生成对应大小的mat变量等。

3、打开摄像头，主要就是根据选择的摄像头名称，创建摄像头线程

voidCGOMfcTemplate2Dlg::OnBnClickedBtnOpencam()
{
if(m_nCamCount>=1)//开视频捕获线程
{
HANDLE hThread = NULL;
DWORD dwThreadID =0;
OnBnClickedBtnClosecam();//首先关闭现有摄像头
bool bret = cameraDs.OpenCamera(m_iCamNum,false,640,480);//尝试打开摄像头
if(bret)
{
b_closeCam =false;
hThread =CreateThread(NULL,0,CaptureThread,this,0,&dwThreadID);
}
}
else
{
AfxMessageBox(_T("请确认至少有摄像头连上了"));
}
}

稍作修改，可以用于多摄像头，这个是完全没有问题并且做过实际项目的。

4、关闭摄像头

voidCGOMfcTemplate2Dlg::OnBnClickedBtnClosecam()
{
//尝试关闭摄像头
b_closeCam =true;
Sleep(100);
cameraDs.CloseCamera();
}

传递控制变量到摄像头线程，并且调用camerads的closecamera函数关闭摄像头；

5、采集图片

voidCGOMfcTemplate2Dlg::OnBnClickedBtnTakepic()
{
b_takeApic =true;
Sleep(100);
if(m_mainframe.rows >0)
{
showImage(m_mainframe,IDC_PIC);
}
}

传递控制变量到摄像头线程,并且显示图片到控件。

6、显示图像函数，为了方便地讲mat对象显示到mfc的控件上，编写图像实现函数

void CGOMfcTemplate2Dlg::showImage(Mat src, UINT ID)

{

    if (src.empty())

        return;

    CRect rect;

    GetDlgItem(ID) ->GetClientRect( &rect );    // 在哪里进行显示？

    CDC* pDC = GetDlgItem( ID ) ->GetDC();   

    HDC hDC = pDC ->GetSafeHdc();                // 获取显示控件（位置）的 HDC(设备句柄)

    

 

    BITMAPINFO bmi = { 0 };                     //生成bitmap

    bmi.bmiHeader.biSize = sizeof(bmi.bmiHeader);

    bmi.bmiHeader.biCompression = BI_RGB;

    bmi.bmiHeader.biWidth = src.cols;

    bmi.bmiHeader.biHeight = src.rows * -1;

    bmi.bmiHeader.biPlanes = 1;

    bmi.bmiHeader.biBitCount = 24;

 

    if (rect.Width() > src.cols)

    {

        SetStretchBltMode(

            hDC,           // handle to device context

            HALFTONE);

    }

    else

    {

        SetStretchBltMode(

            hDC, // handle to device context

            COLORONCOLOR);

    }

 

    ::StretchDIBits(hDC, 0, 0,

        rect.Width(), rect.Height(), 0, 0, src.cols,src.rows, 

        src.data,&bmi, DIB_RGB_COLORS, SRCCOPY);//显示在界面上

 

    ReleaseDC( pDC );

 

}

 

目前这种模式，不但不需要引入CVVimage，而且内存不会溢出。

7.摄像头参数配置

cameraDs.DisplayFilterProperties();

      

 

 

代码位置 https://github.com/jsxyhelu/GOMfcTemplate2

 [p.s]2016年10月7日 经过对directshow的简单学习，主要参考了ampcap(vs2012+win7可运行版本 https://git.coding.net/jsxyhelu/AMCa_win7vs2012.git )，解决了摄像头的属性操作问题，同时也想办法解决了分辨率设置问题。在usb摄像头上和工业摄像头上测试都没有问题。

 [p.s]我自己在新装的机器上测试框架，不会出现需要direct头文件的情况，但是可能由于操作系统版本不一样，有一些操作系统还是需要头文件的。链接：https://pan.baidu.com/s/1qXNgzOo   direct 为完整版本下载。