[opencv] 多線程中圖像管理

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你們有過這樣的經(jīng)歷嗎何鸡?當在多線程中使用opencv的imshow和waitkey方法,不知道該如何下手赫舒,因為waitkey是管理按鍵事件和圖像刷新的译柏,imshow則是用來更新對應(yīng)窗口的圖像酗失,如果這兩者在多線程的程序中濫用,會導致很多致命的錯誤墩崩,大部分是以棧錯誤為主氓英,在這里我有一個比較好的解決多線程中管理opencv圖像顯示的辦法,就是將所有的對圖像顯示和按鍵事件操作放入到一個單獨的線程中鹦筹,在這個線程铝阐,要做的是僅僅是收集外部處理過后的圖像

  • 以下代碼,是針對與linux系統(tǒng)編寫的

該類的使用方法

#include "imgManager.h"

int main() {
    //輸入源铐拐,按照具體項目而定
    cv::VideoCapture cap(0);
    cv::Mat src;cap>>src;
    ImgManager iMag(cap);
    int src_id = iMag.add(src,"tracker");
    while(!iMag.isSignalLoss) {
        src = cv::Scalar(iMag.vMin,iMag.vMax,iMag.sMin);
        iMag.update(src_id,src);
        //iMag.remove(src_id)
    }
}

要用到的頭文件

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <pthread.h>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

線程鎖類

class Mutex {
private:
    pthread_mutex_t m_mutex;

public:
    Mutex() {pthread_mutex_init(&m_mutex, NULL);}
    void lock() {pthread_mutex_lock(&m_mutex);}
    void unlock() {pthread_mutex_unlock(&m_mutex);}

    class ScopedLock {
        private:
            Mutex &_mutex;

    public:
        ScopedLock(Mutex &mutex) : _mutex(mutex) {_mutex.lock();}
        ~ScopedLock() {_mutex.unlock();}
    };
};

外部輸出輸入數(shù)據(jù)類徘键,包括orb特征算子的描述符im,和關(guān)鍵點集kp

class DataSet{
public:
    cv::Mat color;
    std::vector<cv::KeyPoint> kp;
    cv::Mat im;
    void set(DataSet dataSet);
    void operator=(DataSet &dataSet);
};

圖像管理類遍蟋,這里我用了VideoCapture類作為主要輸入源吹害,具體輸入源,需符合項目要求即可

class ImgManager : public DataSet {
private:
    bool isSelect,isShowInfo,isCopyOperation;
    //輸入源按照具體項目而定
    cv::VideoCapture ∩
    int sq;
    int pause_time;
    bool write_flag;
    bool getData();
    static void* getPthreadImg(void*);
    void run_thread();

public:
    enum {Exec,Roi,Dest,Next};
    Mutex imgLock;
    bool isSignalLoss;
    bool isCalcFeature;
    int order;
    std::list<VisImg> visImg;
    int vMin,vMax,sMin;

    ImgManager(cv::VideoCapture &c) : isSignalLoss(false),vMin(30),vMax(200),sMin(5),
    cap(c),order(-1),write_flag(false),pause_time(1),sq(0),
    isSelect(false),isShowInfo(false),isCopyOperation(false) {
        run_thread();
    }
    ~ImgManager() {isSignalLoss = true;}

    bool calc_feature();
    DataSet copy();
    cv::Mat clone();
    int add(cv::Mat &src,std::string name);
    bool update(int index,cv::Mat& src);
    bool remove(int index,int pauseTime=1,int orderType=-1);
    bool show();
};

cpp文件 類中函數(shù)的實現(xiàn)

#include "imgManager.h"

//different memory manager
//i defined in main function those data no need to delete i use &dataSet
void DataSet::operator=(DataSet &dataSet) {
    color = dataSet.color.clone();
    im = dataSet.im.clone();
    if(kp.size() > 1) kp.clear();
    for(int i=0;i<dataSet.kp.size();i++) kp.push_back(dataSet.kp[i]);
}

//function return dataSet will generator a lot of useless data
//those data need to delete so..... just use dataSet
void DataSet::set(DataSet dataSet) {
    color = dataSet.color.clone();
    im = dataSet.im.clone();
    if(kp.size() > 1) kp.clear();
    for(int i=0;i<dataSet.kp.size();i++) kp.push_back(dataSet.kp[i]);
}

DataSet ImgManager::copy() {
    isCopyOperation = true;
    Mutex::ScopedLock lock(imgLock);
    DataSet dataSet;
    dataSet.color = color.clone();
    if(isCalcFeature) {
        dataSet.im = im.clone();
        for(int i=0;i<kp.size();i++) dataSet.kp.push_back(kp[i]);
    }
    isCopyOperation = false;
    return dataSet;
}

cv::Mat ImgManager::clone() {
    isCopyOperation = true;
    Mutex::ScopedLock lock(imgLock);
    cv::Mat data = color.clone();
    isCopyOperation = false;
    return data;
}

bool ImgManager::calc_feature() {
    cv::OrbFeatureDetector ofd;
    cv::OrbDescriptorExtractor ode;
    cv::Mat src = color.clone();
    cv::Mat gray = src.clone();
    cv::blur(src,src,cv::Size(3,3));
    cv::cvtColor(src,gray,CV_BGR2GRAY);
    ofd.detect(gray,kp);
    ode.compute(gray,kp,im);
    if(im.empty() || src.empty()) return false;
    return true;
}

// ------------------------show Unit -------------------
int ImgManager::add(cv::Mat &src,std::string name) {
    VisImg tmp;
    tmp.name = name;
    std::cout << src.size() << std::endl;
    tmp.src = src.clone();
    tmp.index = sq;
    visImg.push_back(tmp);
    if(name == "tracker") {
        cv::namedWindow("tracker");
        cv::createTrackbar("vMin", "tracker", &vMin, 255, 0);
        cv::createTrackbar("vMax", "tracker", &vMax, 255, 0);
        cv::createTrackbar("sMin", "tracker", &sMin, 255, 0);
        usleep(1e5);
    }
    std::cout << tmp.src.size() << std::endl;
    return (sq++);
}

bool ImgManager::remove(int index,int pauseTime,int orderType) {
    if(visImg.size() < 1) return false;
    for(std::list<VisImg>::iterator it = visImg.begin();it!=visImg.end();) {
        if(it->index == index) {
            cv::destroyWindow(it->name);
            it = visImg.erase(it);
            break;
        }
        else it++;
    }
    pause_time = pauseTime;
    if(order == Next) {
        order = -1;
        return true;
    }
    else if(orderType == order) {
        order = -1;
        return true;
    }
    return false;
}

bool ImgManager::update(int index,cv::Mat& src) {
    if(!write_flag) write_flag = true;
    for(std::list<VisImg>::iterator it = visImg.begin();it!=visImg.end();it++) if(index == it->index) {
        it->src = src.clone();
    }
    write_flag = false;
    return (pause_time == 0);
}

bool ImgManager::getData() {
    if(isCopyOperation) return true;
    Mutex::ScopedLock lock(imgLock);
    cap >> color;
    if(isCalcFeature) calc_feature();
    cv::imshow("src",color);
    for(std::list<VisImg>::iterator it = visImg.begin();it!=visImg.end();it++) {
        if(!write_flag) {
            if(it->src.empty()) continue;
            cv::imshow(it->name,it->src);
        }
    }
    char key = char(cv::waitKey(pause_time));
    switch(key) {
        case 27:return false;break;
        case 'n': order = Next;break;
        case 'r': order = Roi;break;
        case 'd': order = Dest;break;
        case 'c': order = Exec;break;
    }
    if(pause_time == 0) pause_time = 1;
    return true;
}

void* ImgManager::getPthreadImg( void* __this ) {
    ImgManager* _this = (ImgManager*) __this;
    while(true) {
        if(!_this->getData()) {
            _this->isSignalLoss = true;
            cv::destroyWindow("src");
            for(std::list<VisImg>::iterator it = _this->visImg.begin();it!=_this->visImg.end();it++) cv::destroyWindow(it->name);
            _this->visImg.clear();
            pthread_exit(NULL);
        }
    }
}

void ImgManager::run_thread() {
    pthread_t id;
    pthread_create(&id,NULL,getPthreadImg,(void*)this);
}

編譯用到的makefile參考

OPENCV = $(shell pkg-config --cflags opencv) $(shell pkg-config --libs opencv)


LINK_ALL = $(OPENCV)

SRC = $(CAMERASHIFT) $(GUIDENCE) imgManager.cpp exec.cpp
TAR = exec

$(TAR):$(SRC)
    g++ -o $(TAR) $(SRC) $(LINK_ALL) -z execstack -fno-stack-protector -g

clean:
    rm $(OBJ) $(TAR)

%.o:%.cpp
    g++ -I $(LINK_ALL) -o $@ -c $<

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