前言

這是一個(gè)簡單的小項(xiàng)目，使用Qt和OpenCV構(gòu)建的多線程圖像識(shí)別應(yīng)用程序，旨在識(shí)別圖像中的人臉并將結(jié)果保存到不同的文件夾中。這個(gè)項(xiàng)目結(jié)合了圖像處理、多線程編程和用戶界面設(shè)計(jì)。 用戶可以通過界面選擇要識(shí)別的文件夾和保存結(jié)果的文件夾。然后，啟動(dòng)識(shí)別進(jìn)程。圖像識(shí)別線程并行處理選定文件夾中的圖像，檢測圖像中的人臉并將其保存到一個(gè)文件夾，同時(shí)將不包含人臉的圖像保存到另一個(gè)文件夾。進(jìn)度和結(jié)果將實(shí)時(shí)顯示在用戶界面上。

多線程編程

為什么需要多線程

1、并行處理：在處理大量圖像時(shí)，使用單線程可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序變得非常慢，因?yàn)樗仨氁来翁幚砻總€(gè)圖像（這里我沒有去實(shí)現(xiàn)，感興趣的小伙伴可以自己嘗試一下）。多線程允許應(yīng)用程序同時(shí)處理多個(gè)圖像，從而提高了處理速度。

2、防止阻塞：如果在主線程中執(zhí)行耗時(shí)的操作，比如圖像識(shí)別，會(huì)導(dǎo)致用戶界面在操作執(zhí)行期間被凍結(jié)，用戶無法與應(yīng)用程序互動(dòng)。多線程可以將這些耗時(shí)操作移到后臺(tái)線程，以避免界面阻塞。

3、利用多核處理器：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通常具有多核處理器，多線程可以充分利用這些多核來加速任務(wù)的執(zhí)行。

Qt如何實(shí)現(xiàn)多線程

在項(xiàng)目中，多線程編程主要使用了Qt的 QThread 類來實(shí)現(xiàn)。以下是在項(xiàng)目中使用多線程的關(guān)鍵步驟：
1、繼承QThread類： 首先，創(chuàng)建一個(gè)自定義的線程類，繼承自 QThread 類。這個(gè)類將負(fù)責(zé)執(zhí)行多線程任務(wù)。在項(xiàng)目中，這個(gè)自定義線程類是 ImageRecognitionThread。

2、重寫run函數(shù)： 在自定義線程類中，重寫 run 函數(shù)。run 函數(shù)定義了線程的執(zhí)行體，也就是線程啟動(dòng)后會(huì)執(zhí)行的代碼。在本項(xiàng)目中，run 函數(shù)包含了圖像識(shí)別的邏輯。

3、創(chuàng)建線程對(duì)象： 在應(yīng)用程序中，創(chuàng)建自定義線程類的對(duì)象，例如 ImageRecognitionThread 的對(duì)象。然后，通過調(diào)用 start 函數(shù)來啟動(dòng)線程。

4、信號(hào)和槽機(jī)制： 使用Qt的信號(hào)和槽機(jī)制來實(shí)現(xiàn)線程間的通信。在項(xiàng)目中，使用信號(hào)來更新識(shí)別進(jìn)度和結(jié)果，以便主線程可以實(shí)時(shí)顯示這些信息。

5、線程安全性： 要確保多個(gè)線程安全地訪問共享資源，例如文件系統(tǒng)或圖像數(shù)據(jù)，通常需要使用互斥鎖（Mutex）等機(jī)制來防止競爭條件和數(shù)據(jù)損壞。

線程間通信

在線程間進(jìn)行通信是多線程編程中的關(guān)鍵概念，特別是在項(xiàng)目中，其中一個(gè)線程負(fù)責(zé)圖像識(shí)別任務(wù)，另一個(gè)線程用于用戶界面更新。在這個(gè)項(xiàng)目中，使用了Qt的信號(hào)和槽機(jī)制來實(shí)現(xiàn)線程間的通信，以便更新識(shí)別進(jìn)度和結(jié)果。具體步驟如下：
1、信號(hào)和槽的定義：
首先定義了信號(hào)和槽函數(shù)，分別用于更新進(jìn)度和結(jié)果：

signals:
    void updateProgress(int progress);
    void updateResult(const QString& result);

private slots:
    void onProgressUpdate(int progress);
    void onResultUpdate(const QString& result);

updateProgress 信號(hào)用于更新識(shí)別進(jìn)度，它接受一個(gè)整數(shù)參數(shù)，表示識(shí)別進(jìn)度的百分比。
updateResult 信號(hào)用于更新識(shí)別結(jié)果，它接受一個(gè)字符串參數(shù)，表示識(shí)別的結(jié)果信息。
onProgressUpdate 槽函數(shù)用于接收進(jìn)度更新信號(hào)，并在主線程中更新用戶界面的進(jìn)度條。
onResultUpdate 槽函數(shù)用于接收結(jié)果更新信號(hào)，并在主線程中更新用戶界面的結(jié)果文本。

2、信號(hào)的發(fā)射：
在 ImageRecognitionThread 類的 run 函數(shù)中，根據(jù)圖像識(shí)別的進(jìn)度和結(jié)果，使用以下方式發(fā)射信號(hào)：

// 發(fā)射進(jìn)度更新信號(hào)
emit updateProgress(progress);

// 發(fā)射結(jié)果更新信號(hào)
emit updateResult("圖像 " + imageFile + " 中檢測到人臉并已保存。");

通過 emit 關(guān)鍵字，可以發(fā)射定義的信號(hào)，并傳遞相應(yīng)的參數(shù)。

3、槽函數(shù)的連接：
在主線程中，當(dāng)創(chuàng)建 ImageRecognitionThread 的對(duì)象時(shí)，需要建立信號(hào)和槽的連接，以便接收來自線程的信號(hào)并執(zhí)行槽函數(shù)。這通常在主窗口類的構(gòu)造函數(shù)中完成。例如：

// 創(chuàng)建ImageRecognitionThread對(duì)象
imageThread = new ImageRecognitionThread(this);

// 連接信號(hào)和槽
connect(imageThread, &ImageRecognitionThread::updateProgress, this, &MainWindow::onProgressUpdate);
connect(imageThread, &ImageRecognitionThread::updateResult, this, &MainWindow::onResultUpdate);

這些連接操作確保當(dāng) ImageRecognitionThread 中的信號(hào)被發(fā)射時(shí)，相關(guān)的槽函數(shù)會(huì)在主線程中執(zhí)行。

4、槽函數(shù)的執(zhí)行：

槽函數(shù)會(huì)在主線程中執(zhí)行，因此可以直接更新用戶界面的進(jìn)度條和結(jié)果文本。例如：

void MainWindow::onProgressUpdate(int progress)
{
    ui->progressBar->setValue(progress);
}

void MainWindow::onResultUpdate(const QString& result)
{
    ui->resultTextEdit->append(result);
}

在這里，onProgressUpdate 槽函數(shù)更新了主窗口中的進(jìn)度條，而 onResultUpdate 槽函數(shù)更新了結(jié)果文本框。
通過信號(hào)和槽機(jī)制，項(xiàng)目中的不同線程能夠安全地進(jìn)行通信，而不會(huì)導(dǎo)致競爭條件或數(shù)據(jù)損壞。這種機(jī)制允許圖像識(shí)別線程實(shí)時(shí)更新識(shí)別進(jìn)度和結(jié)果，同時(shí)保持了用戶界面的響應(yīng)性，提供了更好的用戶體驗(yàn)。

圖像識(shí)別

圖像識(shí)別的流程是這個(gè)項(xiàng)目的核心部分，它包括了加載圖像、使用OpenCV的人臉檢測器識(shí)別人臉、以及根據(jù)結(jié)果保存圖像等步驟。以下是詳細(xì)描述的圖像識(shí)別流程：

1、加載圖像：

首先，從用戶選擇的識(shí)別文件夾中加載圖像。這個(gè)步驟包括以下操作：
獲取用戶選擇的識(shí)別文件夾路徑。
遍歷該文件夾中的所有圖像文件。
逐個(gè)加載圖像文件。在項(xiàng)目中，可以使用OpenCV庫的 cv::imread 函數(shù)來加載圖像。

// 從文件夾中加載圖像
cv::Mat image = cv::imread(imageFile.toStdString());

2、 人臉識(shí)別：

一旦圖像加載完成，接下來的任務(wù)是識(shí)別圖像中的人臉。這個(gè)項(xiàng)目使用OpenCV提供的人臉檢測器來完成這個(gè)任務(wù)，通常使用Haar級(jí)聯(lián)分類器或深度學(xué)習(xí)模型。在本項(xiàng)目中，我們使用了OpenCV內(nèi)置的Haar級(jí)聯(lián)分類器。

創(chuàng)建一個(gè) cv::CascadeClassifier 對(duì)象并加載Haar級(jí)聯(lián)分類器的XML文件。

cv::CascadeClassifier faceCascade;
faceCascade.load("haarcascade_frontalface_default.xml");

使用加載的分類器檢測圖像中的人臉。這將返回一個(gè)矩形列表，每個(gè)矩形表示一個(gè)檢測到的人臉的位置。

std::vector<cv::Rect> faces;
faceCascade.detectMultiScale(image, faces, scaleFactor, minNeighbors, flags, minSize, maxSize);

根據(jù)檢測到的人臉位置，可以在圖像上繪制矩形框，以標(biāo)記人臉的位置。

for (const cv::Rect& faceRect : faces) {
    cv::rectangle(image, faceRect, cv::Scalar(0, 255, 0), 2); // 在圖像上繪制矩形框
}

3、 結(jié)果保存：
最后，根據(jù)識(shí)別的結(jié)果，將圖像保存到相應(yīng)的文件夾。在本項(xiàng)目中，根據(jù)是否檢測到人臉，有兩個(gè)不同的保存路徑：一個(gè)用于保存包含人臉的圖像，另一個(gè)用于保存不包含人臉的圖像。

如果檢測到了人臉，將圖像保存到包含人臉的文件夾中。

if (!faces.empty()) {
    QString savePathWithFace = saveFolderPath + "/with_face/" + QFileInfo(imageFile).fileName();
    cv::imwrite(savePathWithFace.toStdString(), image);
}

如果沒有檢測到人臉，將圖像保存到不包含人臉的文件夾中。

else {
    QString savePathWithoutFace = saveFolderPath + "/without_face/" + QFileInfo(imageFile).fileName();
    cv::imwrite(savePathWithoutFace.toStdString(), image);
}

以上就是圖像識(shí)別的主要流程。通過這個(gè)流程，項(xiàng)目能夠加載、識(shí)別和保存圖像，根據(jù)識(shí)別結(jié)果將圖像分別保存到兩個(gè)不同的文件夾中，以實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別功能。這個(gè)流程結(jié)合了OpenCV的圖像處理能力，為圖像識(shí)別提供了一個(gè)基本框架。

項(xiàng)目代碼

項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目分為兩個(gè)主要部分：
1、用戶界面：使用Qt框架創(chuàng)建，包括選擇識(shí)別文件夾、選擇保存結(jié)果文件夾、啟動(dòng)和停止識(shí)別等功能。
2、圖像識(shí)別線程：使用Qt的QThread類創(chuàng)建，負(fù)責(zé)加載圖像、識(shí)別人臉、保存結(jié)果，并通過信號(hào)和槽機(jī)制與用戶界面通信。

各部分代碼

1、imagerecognitionthread.h

#ifndef IMAGERECOGNITIONTHREAD_H
#define IMAGERECOGNITIONTHREAD_H

#include <QThread>
#include <QString>

class ImageRecognitionThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit ImageRecognitionThread(QObject* parent = nullptr);
    void setFolderPath(const QString& folderPath);
    void setSaveFolderPath(const QString& saveFolderPath); 

protected:
    void run() override;

signals:
    void updateProgress(int progress);
    void updateResult(const QString& result);

private:
    QString folderPath;
    QString saveFolderPath; 
};

#endif 

2、imagerecognitionthread.cpp

#include "imagerecognitionthread.h"
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <QDir>
ImageRecognitionThread::ImageRecognitionThread(QObject* parent)
    : QThread(parent), folderPath(""), saveFolderPath("")
{
  
}

void ImageRecognitionThread::setFolderPath(const QString& folderPath)
{
    this->folderPath = folderPath;
}

void ImageRecognitionThread::setSaveFolderPath(const QString& saveFolderPath)
{
    this->saveFolderPath = saveFolderPath;
}

void ImageRecognitionThread::run()
{
    QString faceCascadePath = "D:\\DownLoad\\opencv\\sources\\data\\haarcascades\\haarcascade_frontalface_default.xml";

    cv::CascadeClassifier faceCascade;
    if (!faceCascade.load(faceCascadePath.toStdString()))
    {
        emit updateResult("無法加載人臉檢測器");
        return;
    }

    QDir imageDir(folderPath);
    QStringList imageFilters;
    imageFilters << "*.jpg" << "*.png";
    QStringList imageFiles = imageDir.entryList(imageFilters, QDir::Files);

    int totalImages = imageFiles.size();
    int processedImages = 0;

    QString faceSaveFolderPath = saveFolderPath + "/faces"; // 用于保存包含人臉的圖像的文件夾
    QString noFaceSaveFolderPath = saveFolderPath + "/no_faces"; // 用于保存不包含人臉的圖像的文件夾

    // 創(chuàng)建保存結(jié)果的文件夾
    QDir().mkpath(faceSaveFolderPath);
    QDir().mkpath(noFaceSaveFolderPath);

    for (const QString& imageFile : imageFiles)
    {
        processedImages++;
        int progress = (processedImages * 100) / totalImages;
        emit updateProgress(progress);

        QString imagePath = folderPath + "/" + imageFile;
        cv::Mat image = cv::imread(imagePath.toStdString());

        if (!image.empty())
        {
            std::vector<cv::Rect> faces;
            faceCascade.detectMultiScale(image, faces, 1.1, 4, 0 | cv::CASCADE_SCALE_IMAGE, cv::Size(30, 30));

            if (!faces.empty())
            {
                QString targetPath = faceSaveFolderPath + "/" + imageFile;
                cv::imwrite(targetPath.toStdString(), image);
                emit updateResult("圖像 " + imageFile + " 中檢測到人臉并已保存到人臉文件夾。");
            }
            else
            {
                QString targetPath = noFaceSaveFolderPath + "/" + imageFile;
                cv::imwrite(targetPath.toStdString(), image);
                emit updateResult("圖像 " + imageFile + " 中未檢測到人臉并已保存到非人臉文件夾。");
            }
        }
    }

    emit updateResult("識(shí)別完成，結(jié)果保存在相應(yīng)文件夾中");
}

3、mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QLineEdit>
#include <QPushButton>
#include <QLabel>
#include <QProgressBar>
#include <QListWidget>
#include "imagerecognitionthread.h"

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget* parent = nullptr);

private slots:
    void startRecognition();
    void stopRecognition();
    void updateProgress(int progress);
    void updateResult(const QString& result);
    void selectRecognitionFolder();
    void selectSaveFolder();

private:
    void setupUi();
    void connectSignalsAndSlots();

    QLineEdit* folderPathLineEdit;
    QLineEdit* saveFolderPathLineEdit; 
    QPushButton* startButton;
    QPushButton* stopButton;
    QPushButton* selectRecognitionFolderButton; 
    QPushButton* selectSaveFolderButton; 
    QLabel* progressLabel;
    QProgressBar* progressBar;
    QLabel* resultsLabel;
    QListWidget* resultsList;

    ImageRecognitionThread* recognitionThread;
};

#endif // MAINWINDOW_H

4、mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"
#include "imagerecognitionthread.h"
#include <QVBoxLayout>
#include <QFileDialog>
#include <QDebug>

MainWindow::MainWindow(QWidget* parent)
    : QMainWindow(parent), recognitionThread(nullptr)
{
    setupUi();
    connectSignalsAndSlots();
}

void MainWindow::startRecognition()
{
    // 獲取文件夾路徑
    QString folderPath = folderPathLineEdit->text();
    QString saveFolderPath = saveFolderPathLineEdit->text(); // 獲取保存結(jié)果的文件夾路徑

    // 創(chuàng)建并啟動(dòng)識(shí)別線程
    recognitionThread = new ImageRecognitionThread(this);
    recognitionThread->setFolderPath(folderPath);
    recognitionThread->setSaveFolderPath(saveFolderPath); // 設(shè)置保存結(jié)果的文件夾路徑
    connect(recognitionThread, &ImageRecognitionThread::updateProgress, this, &MainWindow::updateProgress);
    connect(recognitionThread, &ImageRecognitionThread::updateResult, this, &MainWindow::updateResult);
    recognitionThread->start();
}

void MainWindow::stopRecognition()
{
    // 如果識(shí)別線程正在運(yùn)行，終止它
    if (recognitionThread && recognitionThread->isRunning())
    {
        recognitionThread->terminate();
        recognitionThread->wait();
    }
}

void MainWindow::updateProgress(int progress)
{
    progressBar->setValue(progress);
}

void MainWindow::updateResult(const QString& result)
{
    resultsList->addItem(result);
}

void MainWindow::setupUi()
{
    // 創(chuàng)建和布局UI組件
    folderPathLineEdit = new QLineEdit(this);
    saveFolderPathLineEdit = new QLineEdit(this); // 用于保存結(jié)果的文件夾路徑
    startButton = new QPushButton("開始識(shí)別", this);
    stopButton = new QPushButton("停止識(shí)別", this);
    selectRecognitionFolderButton = new QPushButton("選擇識(shí)別文件夾", this); // 選擇識(shí)別文件夾按鈕
    selectSaveFolderButton = new QPushButton("選擇保存文件夾", this); // 選擇保存文件夾按鈕
    progressLabel = new QLabel("進(jìn)度:", this);
    progressBar = new QProgressBar(this);
    resultsLabel = new QLabel("結(jié)果:", this);
    resultsList = new QListWidget(this);

    QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout();
    layout->addWidget(folderPathLineEdit);
    layout->addWidget(selectRecognitionFolderButton); // 添加選擇識(shí)別文件夾按鈕
    layout->addWidget(saveFolderPathLineEdit); // 添加用于保存結(jié)果的文件夾路徑輸入框
    layout->addWidget(selectSaveFolderButton); // 添加選擇保存文件夾按鈕
    layout->addWidget(startButton);
    layout->addWidget(stopButton);
    layout->addWidget(progressLabel);
    layout->addWidget(progressBar);
    layout->addWidget(resultsLabel);
    layout->addWidget(resultsList);

    QWidget* centralWidget = new QWidget(this);
    centralWidget->setLayout(layout);
    setCentralWidget(centralWidget);
}

void MainWindow::connectSignalsAndSlots()
{
    connect(startButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::startRecognition);
    connect(stopButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::stopRecognition);
    connect(selectRecognitionFolderButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::selectRecognitionFolder); // 連接選擇識(shí)別文件夾按鈕的槽函數(shù)
    connect(selectSaveFolderButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::selectSaveFolder); // 連接選擇保存文件夾按鈕的槽函數(shù)
}

void MainWindow::selectRecognitionFolder()
{
    QString folderPath = QFileDialog::getExistingDirectory(this, "選擇識(shí)別文件夾", "", QFileDialog::ShowDirsOnly | QFileDialog::DontResolveSymlinks);
    folderPathLineEdit->setText(folderPath);
}

void MainWindow::selectSaveFolder()
{
    QString saveFolderPath = QFileDialog::getExistingDirectory(this, "選擇保存結(jié)果的文件夾", "", QFileDialog::ShowDirsOnly | QFileDialog::DontResolveSymlinks);
    saveFolderPathLineEdit->setText(saveFolderPath);
}

項(xiàng)目演示

小結(jié)

特別提醒：在使用OpenCv的時(shí)候一定要配置好環(huán)境哦，這也是一個(gè)相對(duì)比較麻煩的事情，可以看看其他博主的教程！
點(diǎn)贊加關(guān)注，從此不迷路??！文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-754212.html

到了這里，關(guān)于【基于Qt和OpenCV的多線程圖像識(shí)別應(yīng)用】的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！