QT_Demo（1）之实现多线程实现简单的电脑摄像头视频流开关

news/2024/12/24 1:41:30 标签: qt, 开发语言, 计算机视觉, 人工智能, opencv

QT_Demo（1）之实现多线程实现简单的电脑摄像头视频流开关

  • 使用qt中的多线程进行功能控制：继承QThread
  • 直接通过代码进行UI搭建
  • 简单示例使用信号与槽

1. 功能介绍

  • 首先想搭一个界面可以交互，从而实现手动开关笔记本摄像头的目的

  • 想通过多线程进行功能实现，从而提升稳定性和运行速度

  • 基础界面设置为QWidget，图像通过QLabel 显示

  • 界面一览：
    在这里插入图片描述

  • 创建项目

    • 我用的是VS中的qt插件 qt tools 来进行界面开发，如果没有在扩展->管理扩展->联网下载即可
    • 下方给出了两种工程种类，1是一个全空的qt 工程，2比1多了个UI文件，并在创建项目的时候可以选择UI文件的基类，在此我选择2进行开发吧
    • 工程2自带了UI文件，我目前对纯代码界面开发还不太熟练，稍微复杂的话还是直接通过QDesigner打开UI文件直接进行拉控件搭界面简单易行一些
      在这里插入图片描述

  • 基类可以在QMainWindow 、QWidget、QDialog中选择，这里随便选一个，先进入工程
    在这里插入图片描述

  • 选择完成后工程文件列表如下：
    在这里插入图片描述

2. 代码实现

  • 本文中主要通过纯代码进行UI搭建

  • 本次使用了opencv，需要在项目属性中配置opencv

  • 右键项目添加新建项 -> 添加类
    在这里插入图片描述

  • 代码如下：

  • VideoDisplayWidget.h

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QImage>
#include <QLabel>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>
#include <QThread>
#include <opencv2/opencv.hpp>

#include <QPainter>
#include <QMouseEvent>
#include <QWheelEvent>

// 视频采集线程
class VideoCaptureThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    VideoCaptureThread(QObject* parent = nullptr);
    ~VideoCaptureThread();

    void startCapture();

    void stopCapture();

    void run() override;


public:
    cv::VideoCapture cap;

signals:
    void newFrame(const QImage& frame); // 向主线程发送新帧

private:
    bool running;
};

// 主窗口类
class VideoDisplayWidget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    VideoDisplayWidget(QWidget* parent = nullptr);

    ~VideoDisplayWidget();

public slots:
    void onNewFrame(const QImage& frame);

    // 启动视频采集线程
    void startCapture();

    // 停止视频采集线程
    void stopCapture();

private:
    QLabel* label;
    VideoCaptureThread* captureThread;

};
  • VideoDisplayWidget.cpp
#include"VideoDisplayWidget.h"

// 视频采集线程
VideoCaptureThread::VideoCaptureThread(QObject* parent) : QThread(parent), running(false) {}
VideoCaptureThread::~VideoCaptureThread() {}

void VideoCaptureThread::startCapture()
{
    cap.open(0); // 打开默认摄像头
    if (!cap.isOpened()) {
        qWarning("Failed to open the camera");
        return;
    }
    running = true;
    start();
}

void VideoCaptureThread::stopCapture()
{
    running = false;
}

void VideoCaptureThread::run()
{
    while (running) {
        cv::Mat frame;
        if (cap.read(frame)) {
            cv::cvtColor(frame, frame, cv::COLOR_BGR2RGB); // 转换为 RGB 格式
            QImage image(frame.data, frame.cols, frame.rows, frame.step, QImage::Format_RGB888);
            emit newFrame(image);
        }
        msleep(30); // 控制帧率
    }
}

// -----------------------VideoDisplayWidget------------------------------------------

// 主窗口类
VideoDisplayWidget::VideoDisplayWidget(QWidget* parent) : QWidget(parent), label(new QLabel(this)), captureThread(new VideoCaptureThread())
{
    // 设置界面布局
    QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout(this);
    layout->addWidget(label);
    QPushButton* startButton = new QPushButton("Start Capture", this);
    QPushButton* stopButton = new QPushButton("Stop Capture", this);
    layout->addWidget(startButton);
    layout->addWidget(stopButton);

    // 设置窗口大小
    setFixedSize(640, 480);
    this->setWindowTitle(QString::fromLocal8Bit("VideoManager"));

    // 初始化线程和控件
    label->setFixedSize(640, 480);
    label->setAlignment(Qt::AlignCenter);
    connect(captureThread, &VideoCaptureThread::newFrame, this, &VideoDisplayWidget::onNewFrame);
    connect(startButton, &QPushButton::clicked, this, &VideoDisplayWidget::startCapture);
    connect(stopButton, &QPushButton::clicked, this, &VideoDisplayWidget::stopCapture);
}

VideoDisplayWidget::~VideoDisplayWidget()
{
    captureThread->stopCapture();
    captureThread->wait();
}

void VideoDisplayWidget::onNewFrame(const QImage& frame)
{
    label->setPixmap(QPixmap::fromImage(frame));
}

void VideoDisplayWidget::startCapture()
{
    captureThread->startCapture();
}

void VideoDisplayWidget::stopCapture()
{
    captureThread->stopCapture();
}
  • main.cpp 更改如下:
//#include "videocam1.h"
#include <QtWidgets/QApplication>
#include"VideoDisplayWidget.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    //基类时QMainWindow
    QApplication a(argc, argv);
    //videocam1 w;

    //基类时QWidget
    VideoDisplayWidget w;
    w.show();
    return a.exec();
}

3. designer 搭建UI

  • 使用qdesigner打开ui文件如下：起始UI主要包含右上角4项：中心主控件、菜单栏、工具栏和状态栏
  • 然后简单拉两个按钮+个label进行搭建
  • 窗体->查看代码->保存 会生成ui_videocam1.h，它包含了界面的相关内容：控件及尺寸、位置等属性
    在这里插入图片描述
  • 添加布局，并将所有控件的策略改为preferred,最后将总布局设为网格布局，UI就支持整体缩放了，具体实现可参考：https://blog.csdn.net/yohnyang/article/details/128469084
    在这里插入图片描述
  • 然后在项目中的VideoDisplayWidget.h,VideoDisplayWidget.cpp 移除项目，videocam1.h,videocam1.cpp做出如下更改：
#pragma once

#include <QtWidgets/QMainWindow>
#include "ui_videocam1.h"
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QImage>
#include <QLabel>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>
#include <QThread>
#include <opencv2/opencv.hpp>

#include <QPainter>
#include <QMouseEvent>
#include <QWheelEvent>


// 视频采集线程
class VideoCaptureThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    VideoCaptureThread(QObject* parent = nullptr);
    ~VideoCaptureThread();

    void startCapture();

    void stopCapture();

    void run() override;


public:
    cv::VideoCapture cap;

signals:
    void newFrame(const QImage& frame); // 向主线程发送新帧

private:
    bool running;
};



class videocam1 : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    videocam1(QWidget *parent = nullptr);
    ~videocam1();

public slots:
    void onNewFrame(const QImage& frame);

    // 启动视频采集线程
    void startCapture();

    // 停止视频采集线程
    void stopCapture();
    
private:
    Ui::videocam1Class ui;

    VideoCaptureThread* captureThread;
};


#include "videocam1.h"


// 视频采集线程
VideoCaptureThread::VideoCaptureThread(QObject* parent) : QThread(parent), running(false) {}
VideoCaptureThread::~VideoCaptureThread() {}

void VideoCaptureThread::startCapture()
{
    cap.open(0); // 打开默认摄像头
    if (!cap.isOpened()) {
        qWarning("Failed to open the camera");
        return;
    }
    running = true;
    start();
}

void VideoCaptureThread::stopCapture()
{
    running = false;
}

void VideoCaptureThread::run()
{
    while (running) {
        cv::Mat frame;
        if (cap.read(frame)) {
            cv::cvtColor(frame, frame, cv::COLOR_BGR2RGB); // 转换为 RGB 格式
            QImage image(frame.data, frame.cols, frame.rows, frame.step, QImage::Format_RGB888);
            emit newFrame(image);
        }
        msleep(30); // 控制帧率
    }
}



videocam1::videocam1(QWidget *parent)
{
    ui.setupUi(this);
    
    this->setWindowTitle(QString::fromLocal8Bit("VideoManager"));
    captureThread = new VideoCaptureThread();
    connect(captureThread, &VideoCaptureThread::newFrame, this, &videocam1::onNewFrame);
    connect(ui.pushButton, &QPushButton::clicked, this, &videocam1::startCapture);
    connect(ui.pushButton_2, &QPushButton::clicked, this, &videocam1::stopCapture);
}

videocam1::~videocam1()
{}

void videocam1::onNewFrame(const QImage& frame)
{
    ui.label->setPixmap(QPixmap::fromImage(frame));
    ui.label->setScaledContents(true);
}


void videocam1::startCapture()
{
    captureThread->startCapture();
}

void videocam1::stopCapture()
{
    captureThread->stopCapture();
}
  • main（）更改如下：
#include "videocam1.h"
#include <QtWidgets/QApplication>
//#include"VideoDisplayWidget.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    //基类时QMainWindow
    QApplication a(argc, argv);
    videocam1 w;

    //基类时QWidget
    //VideoDisplayWidget w;
    w.show();
    return a.exec();
}
  • 运行如下：
    在这里插入图片描述

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