Qt（C++）项目中使用 Basler 工业相机(1)

Qt（C++）项目中使用 Basler 工业相机(1 枚举相机)

最近的一个项目中用到Basler 的GigE 接口的工业相机。为此花了好几天时间研究了pylon 的用法。本文就是学习过程中做的笔记。

Pylon 的结构可以参考下图。

图 1 Pylon 的结构
整个pylon 对 GenICam 接口进行了封装，但是这个封装并不是特别的彻底。只有理解了GenICam 的设计思想才能真正明白pylon 是怎么回事。GenICam 是Generic Interface for Cameras 的缩写，GenICam 的目标就是建立一个统一的 API接口，用这个接口可以操作 GigE、USB、Camera Link 等各种类型的工业相机。

GenApi 是GenICam 的一个模块。这个模块的作用就是用来描述相机的功能和控制方法。最核心的就是保存在相机中的一个 xml 文件，这个 xml 文件称为相机的描述文件，记录了这台相机对外都有哪些功能接口，如何去访问这些功能接口。

在 pylon 中这个描述文件被解析为所谓的GenApi Node Maps。相机的每个具体的参数对应一个Node。

GenTL 是GenICam 的另一个重要模块。这里 TL 是 transport layer 的缩写。所谓传输层就是对具体的物理层面的传输（比如GigE传输、USB传输）的一种抽象。这个模块规范了如何去发现枚举系统中的相机、如何获取相机图像等。

pylon 就是将GenApi 和 GenTL 进一步封装了一下，使得用起来更方便。

传输层（transport layer）与传输层工厂（transport layer factory）

Pylon 支持四种传输层：
1. PylonGigE
2. Pylon1394
3. PylonUsb
4. PylonCLSer

对应的C++接口是Pylon::ITransportLayer，这个是个接口类，无法直接生成。需要用传输层工厂（Pylon::CTlFactory）来获取。例如下面的代码：

CTlFactory& TlFactory = CTlFactory::GetInstance();
ITransportLayer* pTl = TlFactory.CreateTl( CBaslerGigECamera::DeviceClass() );

执行之后 pTl 就指向一个 PylonGigE 类型的Pylon::ITransportLayer 了。上述代码的 CBaslerGigECamera::DeviceClass()实际上返回的是一个字符串 “BaslerGigE”。

利用 Pylon::CTlFactory 我们还可以枚举系统中支持的所有的传输层，下面是示例代码：

    Pylon::CTlFactory &TlFactory = CTlFactory::GetInstance();
    TlInfoList_t lstInfo;
    int n = TlFactory.EnumerateTls(lstInfo);
    TlInfoList_t::const_iterator it;
    for ( it = lstInfo.begin(); it != lstInfo.end(); ++it )
    {
        qDebug() << "FriendlyName: " << it->GetFriendlyName ();
        qDebug() << "FullName: " << it->GetFullName();
        qDebug() << "VendorName: " << it->GetVendorName() ;
        qDebug() << "DeviceClass: " << it->GetDeviceClass() ;
        qDebug() << "";
}

这个代码在我的电脑上执行的结果是：

FriendlyName:  USB
FullName:  USB/BaslerUsb 5.0.9.10388
VendorName:  Basler
DeviceClass:  BaslerUsb

FriendlyName:  GigE
FullName:  GigE/BaslerGigE 5.0.9.10388
VendorName:  Basler
DeviceClass:  BaslerGigE

可以看到我的电脑支持两种传输层。分别是 USB和GigE。
上面的代码中其实还涉及另一种类：Pylon::CTlInfo。这个类顾名思义是用来获取传输层的信息的。通过这个类可以获取传输层的Full Name、DeviceClass 等信息。当然这个类还有其他的方法，不过对于我们来说知道这些也就够了。

获得了一个传输层对象后就可以枚举这个传输层上的相机了。枚举过程与枚举传输层很类似。下面是代码片段：

    Pylon::CTlFactory &TlFactory = CTlFactory::GetInstance();
    ITransportLayer * pTl = TlFactory.CreateTl("BaslerGigE");
    DeviceInfoList_t lstDevices;
    int n = pTl->EnumerateDevices(lstDevices);
    if(n == 0)
    {
        qDebug() << "Cannot find any camera!";
        return;
    }

    DeviceInfoList_t::const_iterator it;

    for ( it = lstDevices.begin(); it != lstDevices.end(); ++it )
    {
        qDebug() << "SerialNumber : " << it->GetSerialNumber  ();
        qDebug() << "UserDefinedName: " << it->GetUserDefinedName();
        qDebug() << "ModelName: " << it->GetModelName() ;
        qDebug() << "DeviceVersion: " << it->GetDeviceVersion() ;
        qDebug() << "DeviceFactory: " << it->GetDeviceFactory() ;
        qDebug() << "XMLSource: " << it->GetXMLSource() ;
        qDebug() << "FriendlyName: " << it->GetFriendlyName() ;
        qDebug() << "FullName: " << it->GetFullName() ;
        qDebug() << "VendorName: " << it->GetVendorName() ;
        qDebug() << "DeviceClass: " << it->GetDeviceClass() ;
        qDebug() << "";
    }

我的电脑上只接了一个相机，所以显示结果是这样的：

SerialNumber :  22099564
UserDefinedName:  
ModelName:  acA2440-20gc
DeviceVersion:  107213-06
DeviceFactory:  GigE/BaslerGigE 5.0.9.10388
XMLSource:  N/A
FriendlyName:  Basler acA2440-20gc (22099564)
FullName:  Basler acA2440-20gc#00305320096C#192.168.1.98:3956
VendorName:  Basler
DeviceClass:  BaslerGigE

上面的代码只是枚举了一个传输层的相机。如果我们要枚举所有传输层的相机，还可以利用传输层工厂，下面是代码：

    Pylon::CTlFactory &TlFactory = CTlFactory::GetInstance();
    DeviceInfoList_t lstDevices;
    TlFactory.EnumerateDevices( lstDevices );
    if ( ! lstDevices.empty() )
    {
        DeviceInfoList_t::const_iterator it;
        for ( it = lstDevices.begin(); it != lstDevices.end(); ++it )
        {
            qDebug() << "SerialNumber : " << it->GetSerialNumber  ();
            qDebug() << "UserDefinedName: " << it->GetUserDefinedName();
            qDebug() << "ModelName: " << it->GetModelName() ;
            qDebug() << "DeviceVersion: " << it->GetDeviceVersion() ;
            qDebug() << "DeviceFactory: " << it->GetDeviceFactory() ;
            qDebug() << "XMLSource: " << it->GetXMLSource() ;
            qDebug() << "FriendlyName: " << it->GetFriendlyName() ;
            qDebug() << "FullName: " << it->GetFullName() ;
            qDebug() << "VendorName: " << it->GetVendorName() ;
            qDebug() << "DeviceClass: " << it->GetDeviceClass() ;
            qDebug() << "";
        }
    }
    else
        qDebug() << "No devices found!" << endl;

有时，我们的系统里有很多个相机，我们又只想枚举其中的某类相机。这时可以用EnumerateDevices() 函数的第二个参数传进一个filter。比如下面的例子，我们只枚举型号为”SCA750-60FC” 和 “SCA780-54FC” 的相机。

    CTlFactory& TlFactory = CTlFactory::GetInstance();

    DeviceInfoList_t filter;
    filter.push_back( CDeviceInfo().SetModelName( "SCA750-60FC"));
    filter.push_back( CDeviceInfo().SetModelName( "SCA780-54FC"));

    DeviceInfoList_t lstDevices;
    TlFactory.EnumerateDevices( lstDevices, filter );
    if ( ! lstDevices.empty() )
    {
        DeviceInfoList_t::const_iterator it;
        for ( it = lstDevices.begin(); it != lstDevices.end(); ++it )
            qDebug() << it->GetFullName();
    }
    else
        qDebug() << "No devices found!" << endl;

我们知道在 Qt 中有两个类 QCamera 和 QCameraInfo 用来访问相机。这里也仿照这个模式。将 pylon 的相关功能封装到 BaslerCameraInfo 和 BaslerCamera 两个类中。

BaslerCameraInfo 用来返回相机的信息，其实就是对 CDeviceInfo 的一个封装。封装之后我们就不用与传输层打交道了。下面是类的声明：

class BaslerCameraInfo
{
    friend class BaslerCamera;
public:
    BaslerCameraInfo();
    explicit BaslerCameraInfo(const BaslerCamera &camera);
    BaslerCameraInfo(const BaslerCameraInfo &other);//
    explicit BaslerCameraInfo(Pylon::CDeviceInfo deviceInfo);//
    QString description() const;//
    QString deviceName() const;//
    bool isNull() const {return m_deviceInfo == Pylon::CDeviceInfo();}
    int orientation() const {return 0;}
    bool operator!=(const BaslerCameraInfo &other) const;//
    BaslerCameraInfo & operator=(const BaslerCameraInfo &other);//
    bool operator==(const BaslerCameraInfo &other) const;//

    static QList availableCameras();//
    static BaslerCameraInfo defaultCamera();//

    /// 下面是 Basler 相机 CDeviceInfo 的接口，QCameraInfo 类没有这些接口
    QString serialNumber();
    QString userDefinedName();
    QString modelName () ;
    QString deviceVersion ();
    QString deviceFactory ();
    QString XMLSource ();
    QString friendlyName ();
    QString fullName () ;
    QString vendorName ();
    QString deviceClass () ;

    bool setSerialNumber (QString serialNumberValue);
    ~BaslerCameraInfo(){}
private:
     Pylon::CDeviceInfo m_deviceInfo;
};

之后是具体的实现代码：

BaslerCameraInfo::BaslerCameraInfo()
{

}

BaslerCameraInfo::BaslerCameraInfo(const BaslerCamera &camera)
{
    Pylon::IPylonDevice *  pDevice = camera.m_device;
    m_deviceInfo = pDevice->GetDeviceInfo();
}

BaslerCameraInfo::BaslerCameraInfo(const BaslerCameraInfo &other)
{
    m_deviceInfo = other.m_deviceInfo;
}

BaslerCameraInfo::BaslerCameraInfo(CDeviceInfo deviceInfo)
{
    m_deviceInfo = deviceInfo;
}

QString BaslerCameraInfo::description() const
{
    return QString(m_deviceInfo.GetFullName());
}

QString BaslerCameraInfo::deviceName()const
{
    return QString(m_deviceInfo.GetModelName());
}


QString BaslerCameraInfo::serialNumber()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetSerialNumber());
}

bool BaslerCameraInfo::setSerialNumber (QString serialNumberValue)
{
    if(m_deviceInfo.IsSerialNumberAvailable())
    {
        m_deviceInfo.SetSerialNumber(serialNumberValue.toLocal8Bit());
        return true;
    }
    return false;
}

QString BaslerCameraInfo::userDefinedName()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetModelName());
}

QString BaslerCameraInfo::modelName ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetModelName());
}

QString BaslerCameraInfo::deviceVersion ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetDeviceVersion());
}

QString BaslerCameraInfo::deviceFactory ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetDeviceFactory());
}

QString BaslerCameraInfo::XMLSource ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetXMLSource());
}

QString BaslerCameraInfo::friendlyName ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetFriendlyName ());
}

QString BaslerCameraInfo::fullName ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetFullName());
}

QString BaslerCameraInfo::vendorName ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetVendorName());
}

QString BaslerCameraInfo::deviceClass ()
{
    return QString(m_deviceInfo.GetDeviceClass());
}

BaslerCameraInfo BaslerCameraInfo::defaultCamera()
{
    Pylon::CTlFactory& TlFactory = CTlFactory::GetInstance();
    Pylon::DeviceInfoList_t lstDevices;
    TlFactory.EnumerateDevices( lstDevices );

    BaslerCameraInfo info;

    if(!lstDevices.empty() )
    {
        info = BaslerCameraInfo(lstDevices[0]);
    }
    return info;
}

bool BaslerCameraInfo::operator!=(const BaslerCameraInfo &other) const
{
    return !(m_deviceInfo == other.m_deviceInfo);
}

BaslerCameraInfo & BaslerCameraInfo::operator=(const BaslerCameraInfo &other)
{
    m_deviceInfo = other.m_deviceInfo;
    return *this;
}

bool BaslerCameraInfo::operator==(const BaslerCameraInfo &other) const
{
    return (m_deviceInfo == other.m_deviceInfo);
}


QList BaslerCameraInfo::availableCameras()
{
    Pylon::CTlFactory& TlFactory = CTlFactory::GetInstance();
    Pylon::DeviceInfoList_t lstDevices;
    TlFactory.EnumerateDevices( lstDevices );

    QList info;
    if ( !lstDevices.empty() )
    {
        DeviceInfoList_t::const_iterator it;

        for ( it = lstDevices.begin(); it != lstDevices.end(); ++it )
        {
            info.append(BaslerCameraInfo(*it));
        }

    }

    return info;
}