PyQt5+QtDesigner编写摄像头界面程序（三）——主程序的编写

前言

上一节中，我们已经完成了程序的界面设计，并初步编写了主函数可以生成程序的界面。这一节将介绍如何编写各控件的调用函数，实现摄像头参数的调控，并通过time函数实现摄像头的实时图像显示。
在上一节中，我们通过QtDesigner生成了程序界面的ui文件，然后通过PyUIC将该ui文件转换成了py文件。在PyCharm中打开pyuic生成的py文件：“QtTest.py”，该文件的主要内容如下所示：

该文件中定义了一个界面类Ui_CamShow，在该类中定义了两个函数setupUi和retranslateUi。展开setupUi函数可以发现，该函数的内容正是我们在QtDesigner中进行的各种控件、布局的创建和属性设置。而retranslateUi函数主要实现各控件的显示设置。由于setupUi函数的末尾调用了retranslateUi函数，因此我们在主函数中只需要调用setupUi函数就可以生成程序界面。
在上一节中，为了观察程序界面的运行效果，我们简单编写了一下主函数，内容如下图所示。首先，我们从创建好的QtTest中导入界面类Ui_CamShow，然后导入程序需要的各种库函数。接下来，我们定义了一个新的类CamShow，用来实现程序的主要功能。程序的最后一段，“if name == ‘main’:”后面的内容是程序的主函数，它的内容很少，在后续工作中也不再进行修改，其功能就是控制程序的开始和结束，实例化CamShow类。我们的主要代码内容都放在CamShow类中。

目前，在CamShow类中，我们只定义了一个初始化函数“init(self,parent=None):”，在实例化CamShow类时，会自动调用它的初始化函数，因此，我们把想要让程序自动实现的程序功能都放在该函数下。目前，该函数下调用了两个函数：super函数实现了类的继承，将QMainWindow,Ui_CamShow的各种属性过继给CamShow类；setupUI函数则是从Ui_CamShow中继承过来的函数，用来实现程序界面的创建和属性设置。

super(CamShow,self).__init__(parent)
self.setupUi(self)

接下来，我们在初始化函数“init(self,parent=None):”中继续添加新的函数，来实现程序的功能。我们添加的函数如下图所示，根据我们程序的需要，一共添加六个函数，函数PrepSliders用来实现各个slider和对应的spinbox的关联，保证两个控件的值始终相等；函数PrepWidgets用来初始化各个控件，由于某些控件需要在其它控件背后的函数运行后才能工作，因此需要先将它“disable”，例如，“保存”功能，必须在我们点击“开始”按钮开始取图后才有效，因此在程序最开始的时候，需要将“保存”按钮“disable”；PrepParameters用来定义并初始化程序运行过程中会用到的变量；CallBackFunctions则是各个控件背后的功能函数的集合，它定义了我们在程序界面上进行某项操作后实际执行的代码；最后两行，则是计时器的定义和调用，它定义了一个定时器，等我们执行计时器开始的代码后，该计时器就开始计时，每次计时结束都会调用一次函数TimerOutFun，我们用计时器实现对摄像头图像的循环读取和显示。当然，这些函数都是我们自己定义的函数，我们后面的工作就是编写代码实现这些函数的功能。

    def __init__(self,parent=None):
        super(CamShow,self).__init__(parent)
        self.setupUi(self)
        self.PrepSliders()
        self.PrepWidgets()
        self.PrepParameters()
        self.CallBackFunctions()
        self.Timer = QTimer()
        self.Timer.timeout.connect(self.TimerOutFun)

另外，由于我们定义了很多新的函数，这些函数会调用到很多新的库函数，我们需要把对应的库全部import进来。我们需要导入的所有库函数如下所示：

from QtTest import Ui_CamShow
import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication,QMainWindow,QFileDialog
from PyQt5.QtCore import QTimer,QCoreApplication
from PyQt5.QtGui import QPixmap
import cv2
import qimage2ndarray
import time

接下来，我们来逐个实现刚才定义的这些函数。

1、Slider和SpinBox

PrepSliders函数的实现代码如下所示，我们一共定义了7对slider和spinbox，我们需要逐个地将它们关联起来。函数的代码其实很容易理解，基本上就像读英语一样。以前两行为例，它们的功能就是一旦RedColorSld的值发生变化后，就调用RedColorSpB的setValue函数，将变化后的值赋给RedColorSpB；反过来，一旦RedColorSpB的值发生变化后，就调用RedColorSld的setValue函数，将变化后的值赋给RedColorSld。这样一来，RedColorSld和RedColorSpB就关联起来了，不管哪一个的值发生改变，另一个也会随之而改变。

    def PrepSliders(self):
        self.RedColorSld.valueChanged.connect(self.RedColorSpB.setValue)
        self.RedColorSpB.valueChanged.connect(self.RedColorSld.setValue)
        self.GreenColorSld.valueChanged.connect(self.GreenColorSpB.setValue)
        self.GreenColorSpB.valueChanged.connect(self.GreenColorSld.setValue)
        self.BlueColorSld.valueChanged.connect(self.BlueColorSpB.setValue)
        self.BlueColorSpB.valueChanged.connect(self.BlueColorSld.setValue)
        self.ExpTimeSld.valueChanged.connect(self.ExpTimeSpB.setValue)
        self.ExpTimeSpB.valueChanged.connect(self.ExpTimeSld.setValue)
        self.GainSld.valueChanged.connect(self.GainSpB.setValue)
        self.GainSpB.valueChanged.connect(self.GainSld.setValue)
        self.BrightSld.valueChanged.connect(self.BrightSpB.setValue)
        self.BrightSpB.valueChanged.connect(self.BrightSld.setValue)
        self.ContrastSld.valueChanged.connect(self.ContrastSpB.setValue)
        self.ContrastSpB.valueChanged.connect(self.ContrastSld.setValue)

这里需要注意的是，我们需要保证slider和对应的spinbox的取值范围是一致的，也就是它们的最大和最小值必须相等，这一点，我们在QtDesigner设计时可以设置它们的相关属性来保证，在接下来的程序编写过程中，如果涉及到它们的最大或最小值变动时也要保证slider和spinbox同时变动。

2、控件初始化

PrepWidgets函数的内容如下所示，首先要调用一个PrepCamera函数，这个函数我们后面再编写，接下来，就是在开始取图前，将相关的控件都“disable”，设置方法就是调用“setEnabled”函数，并给它赋值为False，类似地，如果赋值为True的话就是将该控件“enable”。

    def PrepWidgets(self):
        self.PrepCamera()
        self.StopBt.setEnabled(False)
        self.RecordBt.setEnabled(False)
        self.GrayImgCkB.setEnabled(False)
        self.RedColorSld.setEnabled(False)
        self.RedColorSpB.setEnabled(False)
        self.GreenColorSld.setEnabled(False)
        self.GreenColorSpB.setEnabled(False)
        self.BlueColorSld.setEnabled(False)
        self.BlueColorSpB.setEnabled(False)
        self.ExpTimeSld.setEnabled(False)
        self.ExpTimeSpB.setEnabled(False)
        self.GainSld.setEnabled(False)
        self.GainSpB.setEnabled(False)
        self.BrightSld.setEnabled(False)
        self.BrightSpB.setEnabled(False)
        self.ContrastSld.setEnabled(False)
        self.ContrastSpB.setEnabled(False)

PrepCamera函数的代码内容如下所示，为了防止程序出错退出，我们采用了try…except…语句，它实现的功能是先尝试运行try语句后面的代码，如果没有问题就继续往下运行，如果出错就执行except后面的代码。

    def PrepCamera(self):
        try:
            self.camera=cv2.VideoCapture(0)
            self.MsgTE.clear()
            self.MsgTE.append('Oboard camera connected.')
        except Exception as e:
            self.MsgTE.clear()
            self.MsgTE.append(str(e))

我们先来看try后面的代码，self.camera=cv2.VideoCapture(0)，的功能就是调用OpenCV的VideoCapture函数打开摄像头，并使用变量self.camera代表该摄像头，参数0意味着打开笔记本自带的摄像头。self.MsgTE.clear()：清空文本框MsgTE中的内容。self.MsgTE.append('Oboard camera connected.')：在文本框MsgTE中显示’Oboard camera connected.’，其中append函数意思是在现有的内容后继续添加内容，除此之外，textedit控件还有setPlainText函数，意识是用括号中的文本覆盖原来的文本。
而except语句后面的内容则是捕获出错内容Exception，并将其内容显示在文本框MsgTE中，这样，当程序出错时，程序就不会自动退出，而且我们可以通过文本框MsgTE查看出错信息，帮助我们找到问题所在。

3、参数初始化

PrepParameters函数的代码如下所示。我们定义了变量self.RecordFlag，该值为0时不保存视频，为1才时开始保存视频。变量self.RecordPath定义了默认的文件存储路径。self.FilePathLE.setText(self.RecordPath)将路径名显示在文本框FilePathLE中。变量self.Image_num定义了读取图片的次数，self.R、self.G、 self.B为三个颜色通道的强度增益系数。

def PrepParameters(self):
    self.RecordFlag=0
    self.RecordPath='D:/Python/PyQt/'
    self.FilePathLE.setText(self.RecordPath)
    self.Image_num=0
    self.R=1
    self.G=1
    self.B=1

    self.ExpTimeSld.setValue(self.camera.get(15))
    self.SetExposure()
    self.GainSld.setValue(self.camera.get(14))
    self.SetGain()
    self.BrightSld.setValue(self.camera.get(10))
    self.SetBrightness()
    self.ContrastSld.setValue(self.camera.get(11))
    self.SetContrast()
    self.MsgTE.clear()

后面的内容用来初始化摄像头参数控件的值，即读取摄像头的曝光、增益、亮度、对比度等参数，并将这些值显示在相应的控件上。摄像头参数读取函数为self.camera.get()，括号中的不同序号代表不同的参数，具体的对应关系可见链接cvGetCaptureProperty。

4、控件回调函数

CallBackFunctions函数的代码内容如下所示，它定义了每一个功能控件的触发条件和相应的回调函数。通常来讲，button的触发条件为clicked，即鼠标单击按钮后调用相应的函数；checkbox的触发条件为stateChanged，即单击使其状态发生变化后调用相应函数；slider的触发条件可选择valueChanged、sliderRressed、sliderReleased等，可以根据需要选择触发条件。当然，各个回调函数需要我们后面再分别编写。

    def CallBackFunctions(self):
        self.FilePathBt.clicked.connect(self.SetFilePath)
        self.ShowBt.clicked.connect(self.StartCamera)
        self.StopBt.clicked.connect(self.StopCamera)
        self.RecordBt.clicked.connect(self.RecordCamera)
        self.ExitBt.clicked.connect(self.ExitApp)
        self.GrayImgCkB.stateChanged.connect(self.SetGray)
        self.ExpTimeSld.valueChanged.connect(self.SetExposure)
        self.GainSld.valueChanged.connect(self.SetGain)
        self.BrightSld.valueChanged.connect(self.SetBrightness)
        self.ContrastSld.valueChanged.connect(self.SetContrast)
        self.RedColorSld.valueChanged.connect(self.SetR)
        self.GreenColorSld.valueChanged.connect(self.SetG)
        self.BlueColorSld.valueChanged.connect(self.SetB)

上面代码中，我们一共调用了13个回调函数，程序功能的具体实现的主要通过这些函数来实现，下一节我们将继续介绍这些函数的具体内容。