从线程内捕获 OpenCV 相机

Question

这是我试图开始工作的代码的一小部分。这也是我第一次使用 C++。我习惯了高级语言，比如 Java 或 C#。

主版本旨在作为共享对象或 DLL 运行。这个想法是外部程序（在 C# 中）将启动主循环。来自相机的帧将在一个线程中捕获。信息将在该线程内部处理并复制到数组（“dataArray”）。此复制过程将在锁定类互斥锁时完成。然后，另一个在外部调用的函数会将保存的数组（“dataArray”）复制到第二个数组（“outArray”）并返回指向第二个数组的指针。外部程序将使用指针从第二个Array中复制数据，直到再次调用该函数时才会修改该数据。

但要让所有这些工作，我需要不断地捕捉帧。我意识到我需要一些东西来让我的main 函数继续运行，所以我在那里保持了一个无限循环。在“真实”版本中，keepRunning 变量将被运行库的外部程序更改。

我最近在 StackOverflow 上接受了关于不创建全局变量的讲座，因此我将我的类的一个实例保留在静态成员中。这在 Java 中是相当标准的。我不知道这在 C++ 中是否是不好的做法。我也对 C++ 线程如何在创建后立即启动感到惊讶，而没有明确的“启动”指令。这就是为什么我把我唯一的线程放在一个向量中。这似乎是大多数人推荐的。

我知道如果keepRunning 从未真正被更改，线程将永远不会被加入，但我稍后会很高兴。我在 Mac 上运行它，但我最终需要它在 Windows、Mac 和 Linux 上运行。

这是我的标题：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <thread>
#include <vector>

using namespace cv;
using namespace std;

class MyCap {
public:
  MyCap();
  VideoCapture cap;
  static MyCap * instance;
  void run();
  static void RunThreads(MyCap * cap);
  bool keepRunning = true; // Will be changed by the external program.
  vector<thread> capThreads;
private:
  Mat frame;
};

这是我的代码：

#include "theheader.h"

MyCap * MyCap::instance = NULL;

int main(int argc, char** argv) {
  MyCap::instance = new MyCap();
  MyCap::instance->capThreads.push_back(thread(MyCap::RunThreads, MyCap::instance));
  // Outside loop.
  while(MyCap::instance->keepRunning) {
  }
  for (int i = 0; i < MyCap::instance->capThreads.size(); i++) {
    MyCap::instance->capThreads[i].join();
  }
}

MyCap::MyCap() {
  namedWindow("flow", 1);
  cap.open(0);
}

void MyCap::RunThreads(MyCap * cap) {
  cap->run();
}

void MyCap::run() {
  // Inside loop.
  while(keepRunning) {
    cap >> frame;
    imshow("flow", frame);
    if (waitKey(30) >= 0) {
      break;
    }
  }
}

使用此代码，我得到一个黑屏。如果我从run 方法中运行cap.open(0)，我什至不明白。我显然做错了什么。但真正让我困惑的是：为什么调用相同的代码会有所不同？如果我在main 内部运行现在在run 中的内容，它将起作用。如果我将cap.open(0) 的调用从构造函数更改为run，这会改变方法的作用。 waitKey 条件也停止在线程内工作。我错过了什么大事？

版本 2

根据@darien-pardibas 的建议，我做了第二个版本：

标题：

#include <stdio.h>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <thread>
#include <vector>

using namespace cv;
using namespace std;

class MyCap {
public:
  MyCap();
  void run();
  bool keepRunning = true; // Will be changed by the external program.
  static void RunThreads(MyCap * cap);
  static vector<thread> capThreads;
  static MyCap * getInstance();
private:
  static MyCap * instance;
};

主文件：

#include "theprogram.h" // I'll admit that, even for a placeholder, it was a bad name.

MyCap * MyCap::instance = NULL;

vector<thread> MyCap::capThreads;

MyCap::MyCap() {
  cout << "Instantiate" << endl;
}

MyCap * MyCap::getInstance() {
  if (MyCap::instance == NULL) {
    MyCap::instance = new MyCap;
  }
  return MyCap::instance;
}

void MyCap::RunThreads(MyCap * cap) {
  cap->run();
}

void MyCap::run() {
  cout << "Run" << endl;
  namedWindow("flow", 1);
  cout << "Window created." << endl;
  VideoCapture cap(0); // HANGS HERE!
  cout << "Camera open." << endl; // This never gets printed.
  // Inside loop.
  Mat frame;
  while(keepRunning) {
    cap >> frame;
    imshow("flow", frame);
    if (waitKey(30) >= 0) {
      break;
    }
  }
}

int main(int argc, char** argv) {
  MyCap::capThreads.push_back(thread(&MyCap::RunThreads, MyCap::getInstance()));
  for (int i = 0; i < MyCap::capThreads.size(); i++) {
    MyCap::capThreads[i].join();
  }
}

打印出来：

Instantiate
Run
Window created.

然后挂在那里。

但是如果我将代码从run 移动到main 并将keepRunning 更改为true，那么它会按预期工作。我想我遗漏了其他东西，我猜这与 C++ 的工作方式有关。

Answer 1

好的，不用考虑解决我在您的代码中看到的所有设计模式问题，我可以确认下面的代码有效。我认为主要问题是您需要在要捕获图像的同一线程中创建namedWindow，并删除您在main 方法中的while 循环。

// "theheader.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <thread>
#include <vector>

class MyCap {
public:
    void run();
    static void RunThreads(MyCap * cap);
    bool keepRunning = true; // Will be changed by the external program.
    std::vector<std::thread> capThreads;
private:
    cv::Mat frame;
    cv::VideoCapture cap;
    MyCap() { }
    static MyCap * s_instance;
public:
    static MyCap *instance();
};

// "theheader.cpp"

#include "theheader.h"
#pragma comment(lib, "opencv_core248d")
#pragma comment(lib, "opencv_highgui248d")

using namespace std;
using namespace cv;

MyCap * MyCap::s_instance = NULL;
MyCap* MyCap::instance() {
    if (s_instance == NULL)
        s_instance = new MyCap();
    return s_instance;
}

void MyCap::RunThreads(MyCap * cap) {
    cap->run();
}

void MyCap::run() {
    namedWindow("flow", 1);
    cap.open(0);

    // Inside loop.
    while (keepRunning) {
        cap >> frame;
        imshow("flow", frame);
        if (waitKey(30) >= 0) {
            break;
        }
    }
}

int main(int argc, char** argv) {
    MyCap::instance()->capThreads.push_back(thread(&MyCap::RunThreads, MyCap::instance()));

    for (int i = 0; i < MyCap::instance()->capThreads.size(); i++) {
        MyCap::instance()->capThreads[i].join();
    }
}