工業(yè)相機(jī)二次開(kāi)發(fā)是機(jī)器視覺(jué)行業(yè)必不可少的技能之一。
而如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)框架，能夠兼容所有工業(yè)相機(jī)二次開(kāi)發(fā)，從而支持多種類(lèi)型的工業(yè)相機(jī)，就是機(jī)器視覺(jué)行業(yè)的進(jìn)階技能了。

重明工業(yè)相機(jī)二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目就是在實(shí)現(xiàn)相機(jī)二開(kāi)框架的基礎(chǔ)上，完成了海康工業(yè)相機(jī)的二次開(kāi)發(fā)。
項(xiàng)目源碼下載地址：
https://www.roundvision.cc/softwaredevelopment/qt/chongming/
技術(shù)棧：
1、C++
2、 QT 5.14.2
3、Opencv 4.5.5
4、工業(yè)相機(jī)SDK二次開(kāi)發(fā)
重明工業(yè)相機(jī)二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目框架如下圖所示：

整個(gè)項(xiàng)目分前端部分的界面設(shè)計(jì)，和后端部分的工業(yè)相機(jī)框架設(shè)計(jì)。

1、界面GUI實(shí)現(xiàn)

重明的界面實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)潔，主要為三個(gè)部分：
左側(cè)的相機(jī)列表，中間的圖像顯示，右側(cè)的相機(jī)參數(shù)屬性列表。

控制窗口的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，其實(shí)就是一排按鈕加一個(gè)QListWidget列表，用來(lái)顯示所有檢測(cè)到的工業(yè)相機(jī)。
視覺(jué)窗口用來(lái)顯示圖像，采用QT的視圖模型框架，采用QGrapicsScene來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
屬性窗口主要涉及到了QT的MVD框架，即Model-View-Delegate框架，模型-視圖-代理，通過(guò)視圖代理，完成了對(duì)各個(gè)不同屬性參數(shù)類(lèi)型的支持，完成了相機(jī)參數(shù)屬性Int,double,bool,cmd,string等多種類(lèi)型的顯示。

2、后端框架接口

實(shí)現(xiàn)了前端界面，現(xiàn)在我們可以考慮，如何抽象工業(yè)相機(jī)接口類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工業(yè)相機(jī)的無(wú)差別接入，達(dá)到工業(yè)相機(jī)二次開(kāi)發(fā)框架的效果呢？
這里可以借用QT插件的便利性，來(lái)設(shè)計(jì)工業(yè)相機(jī)抽象插件接口：

 //相機(jī)接口類(lèi)
class CameraInterface
{
public:
	CameraInterface(const CameraMetaInfo& info)
	{
		m_cameraInfo = info;
	}
	virtual ~CameraInterface() {}
	//獲取相機(jī)用戶(hù)定義名稱(chēng)
	virtual std::string UserName()
	{
		return m_cameraInfo.UserDefineID;
	}
	//獲取相機(jī)序列號(hào)
	virtual std::string Serial()
	{
		return m_cameraInfo.Serial;
	}
	//獲取相機(jī)參數(shù)列表
	virtual uint32_t getParamList(std::vector<CameraParam>& paramList) = 0;
	//判斷相機(jī)是否連接
	virtual bool isConnect() = 0;
	//判斷相機(jī)是否拉流
	virtual bool isGrabbing() = 0;
	//初始化相機(jī)對(duì)象
	virtual uint32_t acquire() = 0;
	//釋放相機(jī)
	virtual uint32_t release() = 0;
	//連接相機(jī)
	virtual uint32_t connect() = 0;
	//斷開(kāi)連接
	virtual uint32_t disconnect() = 0;
	//創(chuàng)建拉流資源
	virtual uint32_t creatStream() = 0;
	//銷(xiāo)毀拉流資源
	virtual uint32_t destroyStream() = 0;
	//開(kāi)啟拉流
	virtual uint32_t startGrabbing() = 0;
	//停止拉流
	virtual uint32_t stopGrabbing() = 0;
	//導(dǎo)入配置文件
	virtual uint32_t loadConfig(const std::string path) = 0;
	//導(dǎo)出配置文件
	virtual uint32_t saveConfig(const std::string path) = 0;
	//獲取配置文件格式
	virtual std::string configFormat() = 0;
	//讀取相機(jī)參數(shù)
	virtual uint32_t readParam(CameraParam& param) = 0;
	//寫(xiě)入相機(jī)參數(shù)
	virtual uint32_t writeParam(CameraParam& param) = 0;
	//獲取實(shí)時(shí)圖像
	virtual uint32_t getImageLast(cv::Mat& image) = 0;
	//獲取圖像隊(duì)列
	virtual CameraImageQueue& ImageQueue()
	{
		return m_imageQueue;
	}

protected:
	CameraImageQueue m_imageQueue;//圖像隊(duì)列
	std::vector<CameraParam> m_cameraParams;//相機(jī)參數(shù)列表
	CameraMetaInfo m_cameraInfo;//相機(jī)元信息
};

通過(guò)抽象設(shè)計(jì)統(tǒng)一的相機(jī)行為接口，在通過(guò)層層封裝，即可達(dá)到框架效果。

如何實(shí)現(xiàn)相機(jī)圖像隊(duì)列

相機(jī)出圖速度是有差異的，而我們處理相機(jī)出圖也會(huì)有所耗時(shí)，如果你是出一張圖像處理一張，然后再去拿一張圖像，那很容易造成丟幀的問(wèn)題。所以設(shè)計(jì)一個(gè)緩沖隊(duì)列是非常有必要的。

我們的圖像隊(duì)列內(nèi)部會(huì)包含兩個(gè)隊(duì)列，一個(gè)空閑隊(duì)列，一個(gè)工作隊(duì)列。
在我們相機(jī)圖像隊(duì)列這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下，生產(chǎn)者就是相機(jī)SDK的回調(diào)函數(shù)，該回調(diào)函數(shù)會(huì)生成相機(jī)的原始圖像數(shù)據(jù)，我們?cè)诨卣{(diào)函數(shù)內(nèi)將原始圖像數(shù)據(jù)加入到隊(duì)列中。
加入到隊(duì)列是先看空閑隊(duì)列有沒(méi)有位置，如果有則加入到空閑隊(duì)列，然后觸發(fā)信號(hào)量激活消費(fèi)者。如果空閑隊(duì)列沒(méi)有位置，則從工作隊(duì)列取出最舊的圖像，將原始數(shù)據(jù)加入到該位置。
我們的消費(fèi)者，就是我們的取圖線程，我們軟件會(huì)不停的從隊(duì)列中的工作隊(duì)列中嘗試取出圖像，當(dāng)工作隊(duì)列為空時(shí)，會(huì)阻塞在信號(hào)量中，當(dāng)生產(chǎn)者生產(chǎn)了一張圖像后，會(huì)激活該信號(hào)量使取圖線程取到圖像。
圖像隊(duì)列代碼實(shí)現(xiàn)：

#define TIME_OUT_MS		5000	//取圖超時(shí)時(shí)間
#define ImageQueueSize	10		//圖像隊(duì)列長(zhǎng)度宏定義

class CameraImageQueue
{
public:
	CameraImageQueue();
	CameraImageQueue(int maxSize);
	//向圖像隊(duì)列中加入圖像
	uint32_t Put(const cv::Mat& m);
	//從圖像隊(duì)列中取出圖像
	uint32_t Take(cv::Mat& m);
	//隊(duì)列是否為空
	bool Empty();
	//隊(duì)列是否為滿
	bool Full();
	//隊(duì)列當(dāng)前長(zhǎng)度
	size_t Size();
private:
	bool isFull() const
	{
		bool full = workImageQueue.size() >= m_queueSize;
		return full;
	}

	bool isEmpty() const
	{
		bool empty = workImageQueue.empty();
		return empty;
	}

	bool NotFull() const
	{
		bool full = workImageQueue.size() >= m_queueSize;
		return !full;
	}

	bool NotEmpty() const
	{
		bool empty = workImageQueue.empty();
		return !empty;
	}

private:
	std::mutex m_mutex;
	std::condition_variable m_condition;
	std::queue<cv::Mat> freeImageQueue;//空閑隊(duì)列
	std::queue<cv::Mat> workImageQueue;//工作隊(duì)列

	uint8_t m_queueSize;
	bool m_needStop;
};

THE END

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