Как захватить несколько потоков камеры с OpenCV? - PullRequest
Новая
       64

Как захватить несколько потоков камеры с OpenCV?

2 голосов
/ 28 октября 2019

Я должен сшить изображения, снятые многими (9) камерами. Изначально я пытался захватывать кадры с 2 камер со скоростью 15 кадров в секунду. Затем я подключил 4 камеры (я также использовал USB-концентратор с внешним питанием для обеспечения достаточного питания), но я мог видеть только один поток.

Для тестирования я использовал следующий скрипт: 

import numpy as np
import cv2
import imutils

index = 0
arr = []
while True:
    cap = cv2.VideoCapture(index)

    if not cap.read()[0]:
        break
    else:
        arr.append(index)
    cap.release()
    index += 1

video_captures = [cv2.VideoCapture(idx) for idx in arr]

while True:
    # Capture frame-by-frame
    frames = []
    frames_preview = []

    for i in arr:
        # skip webcam capture
        if i == 1: continue
        ret, frame = video_captures[i].read()
        if ret:
            frames.append(frame)
            small = cv2.resize(frame, (0, 0), fx=0.25, fy=0.25)
            frames_preview.append(small)

    for i, frame in enumerate(frames_preview):
        cv2.imshow('Cam {}'.format(i), frame)


    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

# When everything is done, release the capture
for video_capture in video_captures:
    video_capture.release()
cv2.destroyAllWindows()

Есть ли ограничение на количество камер? Кто-нибудь знает, как правильно захватывать кадры с нескольких камер?

1 Ответ

1 голос
/ 29 октября 2019

enter image description here

Для захвата нескольких потоков с помощью OpenCV я рекомендую использовать многопоточность, которая может повысить производительность за счет упрощения тяжелых операций ввода-вывода для отдельного потока. Поскольку доступ к потоку веб-камеры / IP / RTSP с использованием cv2.VideoCapture().read() является операцией блокировки, наша основная программа застревает до тех пор, пока кадр не будет считан с устройства камеры. Если у вас есть несколько потоков, эта задержка определенно будет видна. Чтобы исправить эту проблему, мы можем использовать многопоточность, чтобы порождать другой поток для обработки извлечения кадров, используя параллель deque, вместо того, чтобы полагаться на один поток для получения кадров в последовательном порядке. Многопоточность позволяет непрерывно читать кадры, не влияя на производительность нашей основной программы. Идея захватить один поток с использованием потоков и OpenCV, взята из предыдущего ответа в Многопоточном потоковом потоке Python OpenCV с камеры .

Но если вы хотите захватить несколько потоков , одного OpenCV недостаточно. Вы можете использовать OpenCV в сочетании с графическим интерфейсом, чтобы сшить каждое изображение на красивый дисплей. Я буду использовать PyQt4 в качестве основы, qdarkstyle для CSS с графическим интерфейсом и imutils для удобных функций OpenCV.

Вот очень урезанная версия графического интерфейса камеры, который я в настоящее время использую без изображений-заполнителей, страницы входа для учетных данных администратора и возможности переключения камер. Я сохранил функцию автоматического переподключения камеры, если интернет не работает или соединение с камерой потеряно. У меня только 8 камер, как показано на рисунке выше, но добавить другую камеру очень просто, и это не должно влиять на производительность. Этот графический интерфейс камеры в настоящее время работает на скорости ~60 FPS, так что это в режиме реального времени. Вы можете легко изменить компоновку, используя макеты PyQt, так что не стесняйтесь изменять код! Не забудьте изменить ссылки на потоки! 

from PyQt4 import QtCore, QtGui
import qdarkstyle
from threading import Thread
from collections import deque
from datetime import datetime
import time
import sys
import cv2
import imutils

class CameraWidget(QtGui.QWidget):
    """Independent camera feed
    Uses threading to grab IP camera frames in the background

    @param width - Width of the video frame
    @param height - Height of the video frame
    @param stream_link - IP/RTSP/Webcam link
    @param aspect_ratio - Whether to maintain frame aspect ratio or force into fraame
    """

    def __init__(self, width, height, stream_link=0, aspect_ratio=False, parent=None, deque_size=1):
        super(CameraWidget, self).__init__(parent)

        # Initialize deque used to store frames read from the stream
        self.deque = deque(maxlen=deque_size)

        # Slight offset is needed since PyQt layouts have a built in padding
        # So add offset to counter the padding 
        self.offset = 16
        self.screen_width = width - self.offset
        self.screen_height = height - self.offset
        self.maintain_aspect_ratio = aspect_ratio

        self.camera_stream_link = stream_link

        # Flag to check if camera is valid/working
        self.online = False
        self.capture = None
        self.video_frame = QtGui.QLabel()

        self.load_network_stream()

        # Start background frame grabbing
        self.get_frame_thread = Thread(target=self.get_frame, args=())
        self.get_frame_thread.daemon = True
        self.get_frame_thread.start()

        # Periodically set video frame to display
        self.timer = QtCore.QTimer()
        self.timer.timeout.connect(self.set_frame)
        self.timer.start(.5)

        print('Started camera: {}'.format(self.camera_stream_link))

    def load_network_stream(self):
        """Verifies stream link and open new stream if valid"""

        def load_network_stream_thread():
            if self.verify_network_stream(self.camera_stream_link):
                self.capture = cv2.VideoCapture(self.camera_stream_link)
                self.online = True
        self.load_stream_thread = Thread(target=load_network_stream_thread, args=())
        self.load_stream_thread.daemon = True
        self.load_stream_thread.start()

    def verify_network_stream(self, link):
        """Attempts to receive a frame from given link"""

        cap = cv2.VideoCapture(link)
        if not cap.isOpened():
            return False
        cap.release()
        return True

    def get_frame(self):
        """Reads frame, resizes, and converts image to pixmap"""

        while True:
            try:
                if self.capture.isOpened() and self.online:
                    # Read next frame from stream and insert into deque
                    status, frame = self.capture.read()
                    if status:
                        self.deque.append(frame)
                    else:
                        self.capture.release()
                        self.online = False
                else:
                    # Attempt to reconnect
                    print('attempting to reconnect', self.camera_stream_link)
                    self.load_network_stream()
                    self.spin(2)
                self.spin(.001)
            except AttributeError:
                pass

    def spin(self, seconds):
        """Pause for set amount of seconds, replaces time.sleep so program doesnt stall"""

        time_end = time.time() + seconds
        while time.time() < time_end:
            QtGui.QApplication.processEvents()

    def set_frame(self):
        """Sets pixmap image to video frame"""

        if not self.online:
            self.spin(1)
            return

        if self.deque and self.online:
            # Grab latest frame
            frame = self.deque[-1]

            # Keep frame aspect ratio
            if self.maintain_aspect_ratio:
                self.frame = imutils.resize(frame, width=self.screen_width)
            # Force resize
            else:
                self.frame = cv2.resize(frame, (self.screen_width, self.screen_height))

            # Add timestamp to cameras
            cv2.rectangle(self.frame, (self.screen_width-190,0), (self.screen_width,50), color=(0,0,0), thickness=-1)
            cv2.putText(self.frame, datetime.now().strftime('%H:%M:%S'), (self.screen_width-185,37), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1.2, (255,255,255), lineType=cv2.LINE_AA)

            # Convert to pixmap and set to video frame
            self.img = QtGui.QImage(self.frame, self.frame.shape[1], self.frame.shape[0], QtGui.QImage.Format_RGB888).rgbSwapped()
            self.pix = QtGui.QPixmap.fromImage(self.img)
            self.video_frame.setPixmap(self.pix)

    def get_video_frame(self):
        return self.video_frame

def exit_application():
    """Exit program event handler"""

    sys.exit(1)

if __name__ == '__main__':

    # Create main application window
    app = QtGui.QApplication([])
    app.setStyleSheet(qdarkstyle.load_stylesheet_pyqt())
    app.setStyle(QtGui.QStyleFactory.create("Cleanlooks"))
    mw = QtGui.QMainWindow()
    mw.setWindowTitle('Camera GUI')
    mw.setWindowFlags(QtCore.Qt.FramelessWindowHint)

    cw = QtGui.QWidget()
    ml = QtGui.QGridLayout()
    cw.setLayout(ml)
    mw.setCentralWidget(cw)
    mw.showMaximized()

    # Dynamically determine screen width/height
    screen_width = QtGui.QApplication.desktop().screenGeometry().width()
    screen_height = QtGui.QApplication.desktop().screenGeometry().height()

    # Create Camera Widgets 
    username = 'Your camera username!'
    password = 'Your camera password!'

    # Stream links
    camera0 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.43:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)
    camera1 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.45/axis-media/media.amp'.format(username, password)
    camera2 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.47:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)
    camera3 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.40:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)
    camera4 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.44:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)
    camera5 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.42:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)
    camera6 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.46:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)
    camera7 = 'rtsp://{}:{}@192.168.1.41:554/cam/realmonitor?channel=1&subtype=0'.format(username, password)

    # Create camera widgets
    print('Creating Camera Widgets...')
    zero = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera0)
    one = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera1)
    two = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera2)
    three = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera3)
    four = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera4)
    five = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera5)
    six = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera6)
    seven = CameraWidget(screen_width//3, screen_height//3, camera7)

    # Add widgets to layout
    print('Adding widgets to layout...')
    ml.addWidget(zero.get_video_frame(),0,0,1,1)
    ml.addWidget(one.get_video_frame(),0,1,1,1)
    ml.addWidget(two.get_video_frame(),0,2,1,1)
    ml.addWidget(three.get_video_frame(),1,0,1,1)
    ml.addWidget(four.get_video_frame(),1,1,1,1)
    ml.addWidget(five.get_video_frame(),1,2,1,1)
    ml.addWidget(six.get_video_frame(),2,0,1,1)
    ml.addWidget(seven.get_video_frame(),2,1,1,1)

    print('Verifying camera credentials...')

    mw.show()

    QtGui.QShortcut(QtGui.QKeySequence('Ctrl+Q'), mw, exit_application)

    if(sys.flags.interactive != 1) or not hasattr(QtCore, 'PYQT_VERSION'):
        QtGui.QApplication.instance().exec_()
...