如何使用QT框架进行海康机器视觉算子SDK二次开发

目录

1.使用QT进行算子SDK二次开发需要了解那些知识？

1.1 了解SDK的安装目录下各个文件的作用。

1.1.1 头文件和静态库

1.1.2 C#需要引用的库

1.1.3 运行时依赖库

1.1.4 帮助文件

1.1.5 环境检测等实用工具

1.2 具备基本的C++编程基础知识

1.3 了解算子SDK在底层做了哪些工作？

1.3.1 算子SDK 简化了算子的初始化流程

1.3.2 算子SDK简化了参数设置和参数获取

1.3.3 算子SDK以面向对象的方式封装了算子工具

2.算子SDK二次开发QT开发环境配置

2.1 使用QtCreator作为集成开发环境

2.2 使用VisualStudio作为集成开发环境

3.典型的算子工具调用流程

4.如何渲染算子工具的运行结果

5.在VisualStudio环境中如何编辑渲染控件的信号和槽

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1.使用QT进行算子SDK二次开发需要了解那些知识？

1.1 了解SDK的安装目录下各个文件的作用。

1. 用户在安装完Vision Master软件之后，默认会在C盘Program Files(x86)目录下安装算子开发包，典型的路径是这样的：

   C:\Program Files (x86)\MVDAlgorithmSDK

   在此目录下，应该会看到以下文件夹

         

下面分别讲一下图中各个文件夹的作用。

1.1.1 头文件和静态库

使用C++语言进行算子SDK二次开发，最为常见的方式是使用静态库.lib加头文件.h的方式，因此Includes和Libraries这两个文件夹是我们所关心的。后面在开发环境配置中会重点介绍着两个文件夹如何引用。

1.1.2 C#需要引用的库

其中ReferencedAssemblies文件夹中用户也可以发现大量的DLL，这些DLL是使用C#语言进行算子二次开发才需要用到的，对于C++开发者来说不需要关心，所以不必关注 。

1.1.3 运行时依赖库

Runtime文件夹非常重要，这是使用算子SDK开发的应用程序运行时需要依赖的动态库，缺少它您开发的应用程序将无法运行，如果您想要在一台没有安装算子SDK软件包的电脑上运行您的二次开发程序，您可以将Runtime文件下的x64文件夹（如果是32位系统，就是win32文件夹）下的所有文件复制到你开发的exe所在目录即可。对于在一台已经安装了算子SDK开发包的电脑上运行您开发的视觉应用程序，则完全不必进行前面所说的操作，因为Runtime的路径已经写到环境变量中，程序运行时依赖的动态库会首先从环境变量中查找。

1.1.4 帮助文件

  Documents文件夹存放的时开发需要查询的开发的帮助文档，这个文档对于视觉应用开发者来说是非常重要的，算子类库的用法和各种内置数据类型可以通过查询文档知道。

Samples文件夹存放的是二次开发示例程序，如果您需要快速入门，可以直接跳到这个文件夹内查看相关的示例程序。

1.1.5 环境检测等实用工具

MVDTools文件夹存放是环境的检测工具之类的应用程序，视觉应用的二次开发不必了解这个。

1.2 具备基本的C++编程基础知识

首先，具备基础的C++编程知识，算子SDK开发需要掌握的C++知识点并不多，并不需要对C++各种知识面面俱到的了解。这里对其中涉及到的一些基础知识点做一些简单介绍，以便在二次开发过程中能很好的理解算子SDK的用法。

在算子SDK中，开发者会经常遇到I开头的类，例如IMvdImage, IMvdShape, IHPFeaturePatMatchTool , 这个I是Interface的首字母，所以IMvdImage, IMvdShape等都是抽象类，是不可以直接实例化的，所以类似下面这样的语句是无意义的。

IMvdImage image

你也不可以像下面这样写，编译通不过的：

IMvdImage *pImage = new IMvdImage();

以IMvdImage这个图像类举例来说，正确的用法是这样的：

//读取D盘下的图像文件testImage.bmp
IMvdImage *pImage;
CreateImageInstance(&pImage);
pImage.InitImage(“D:\\testImage.bmp”,MVD_PIXEL_MONO_08);

在算子SDK中绝大多数类都是抽象类，都不能直接实例化，需要显式的调用CreateXXXInstance（XXX指代某个具体类，如Image类），然后才能对其进行操作，否则就会出现空引用，从而引发程序异常。

1.3 了解算子SDK在底层做了哪些工作？

1.3.1 算子SDK 简化了算子的初始化流程

算子SDK的二次开发简化了算子的初始化工作。在算子初始化过程中，需要对算子进行加密校验和解密，然后根据算子的能力集进行内存分配，除此之外，还需要对常用的运行参数设置初始的默认值，这些工作对于视觉应用的开发者来说较为繁琐和重复，因此算子SDK对这些流程都做了封装，开发者只需要一行代码就可以实现算子的初始，大大降低了开发者调用底层机器视觉算法的难度和负担。

1.3.2 算子SDK简化了参数设置和参数获取

算子SDK的二次开发简化了算子的参数设置，算子的运行参数在底层实际上是对应不同的结构体，在开发者不了解这些运行参数的数据类型和结构体的情况下，想要直接设置底层算子的运行参数难度就很大。但算子SDK对这参数设置这部分也做了很好的封装，用户只需要调用算子工具的SetParam函数接口，就可以在不了解底层算子运行参数结构体的情况下，也能将参数设置进去。SetParam函数提供了两个参数，一个参数是paramName, 一个参数是paramValue，开发者只需要查阅帮助文件，找到对应工具的参数表格，就可以设置参数。例如：设置快速模板匹配工具的最小匹配得分：

FastFeatureMatchTool1.SetParam(“MinScore”,”0.65”);

同样，开发者通过GetParam接口也能很方便的获取算子工具的当前参数值。

1.3.3 算子SDK以面向对象的方式封装了算子工具

有过Halcon视觉开发经验的开发者都知道，底层算子的调用灵活性很高，但是完全是面向过程的，不能很好的做到代码的重用，用户需要自己使用C++设计模式去构建自己的算子类库，而我们的算子SDK就是封装好的算子类库，算子实例化之后，通过暴露的接口API设置其属性，调用其方法就能控制算子工具，而不需要程序自己去管理算子工具的内部状态，视觉应用的开发者只需要将更多的精力放在业务逻辑层，而不必关系算子内部是如何工作的。

使用Qt框架开发桌面应用程序，开发者通常有两种选择，一种是在Qt官方提供的集成开发环境QtCreator中进行开发，优势是配置引用相对简单，通过一个pro文件，qmake工具会自动生成makefile, 另外，QtCreator的代码实时纠错提醒以及高度集成的帮助文件系统，开发者遇到不了解的API只需要按下F1就能自动导航到帮助文档对应的条目，这个是很多开发者喜欢QtCreator的原因，但是QtCreator的调试工具做得确实不如VisualStudio, 调试时不如VisualStudio方便，VisualStudio可以很方便的查看但变量的值，而在QtCreator中，对于用户自定义的数据类型，往往只能看到这个变量的指针，而不能查看到具体的变量值。因此有一部分开发者选择VisualStudio作为集成开发环境，下面分别介绍这两种环境下如何配置算子SDK的二次开发。

2.算子SDK二次开发QT开发环境配置

2.1 使用QtCreator作为集成开发环境

创建Qt工程后，在pro文件中，需要添加一些配置，pro文件的典型写法如下截图所示：

如图所示，在pro文件的第1行，QT += core gui axcontainer 表示我们需要用到头文件，特别的axcontainer ,这个是算子SDK开发需要用到ActiveX控件，所以必须要添加axcontianer.

在pro文件的第22行，必须在工程的根目录下放上mvrenderactivexlib.cpp文件，pro文件的第25行，必须在工程的根目录下放上mvrenderactivexlib.h头文件。

在pro文件的第29行，定义了一个宏 MVD_INSTALL_DIR, 将算子包的安装目录指定当前工作目录的往上4级，其实就是C：/Program Files (x86)/MVDAlogrithmSDK 这个路径，由于pro文件中配置的路径不允许存在空格或者中文字符，所以用$quote( )包含起来。

在pro的第31行，指定工程引用到的头文件。这个时候我们前面定义的MVD_INSTALL_DIR就起到作用了，可以缩短头文件路径的写法。

接着我们还需要指定静态库的路径和依赖的动态库路径，如下图所示：

在pro文件的第43行，指定win64工程需要链接的动态库，写法是：

         LIBS += -L$$静态库路径 –l静态库名称

如图所示，MVDShapeCpp.lib和MVDImageCpp.lib 是必须用到的库，无论你用到什么算法工具，这个都是必不可少的，而MVDAlmightyPatMatchCpp.lib, MVDPreproMaskCpp.lib, MVDCircleFindCpp.lib 则是根据工程是否用到来决定是否添加，没有到相关的算子工具，则无需添加。

在pro文件的第52行，指定的是win32工程需要链接的静态库。

至此，pro文件就配置好了，开发者可以参照这个pro文件的写法来配置自己的工程，写法是基本一致的，只需要修改一下MVD_INSTALL_DIR这个宏指代的MVDAlgorithmSDK的安装路径就好了，然后再根据自己的需求，添加需要用到静态库（修改上面pro文件的44-47行，54-56行的内容即可）。

配置完pro文件，接着是添加用到的渲染控件，打开Qt Designer, 在窗口设计器中，把ActiveX控件的容器QAxWidget 拖到窗口中，如下图所示：

                                                             添加QAxWidget容器到窗体中

添加了ActiveX控件的容器后，我们就需要添加具体的ActiveX控件了，在窗体设计器中，对着拖进去的QAxWidget这个容器右键，选择需要加Activ控件，如下图所示：

在弹出右键菜单中选择“设置控件”,然后在弹出的对话框中，输入Mv，会过滤掉很多不需要选择的控件，选择MvRenderActivex Control。

好了，到了这一步，基本上QT的配置就完成，还需要在工程的头文件中添加一些常用的头文件，例如，在mainwindow.h头文件中添加算子SDK二次开发常用的头文件。如下：

                                                                                    添加算子SDK常用头文件

2.2 使用VisualStudio作为集成开发环境

我们以VisualStudio 2017为例，在VS中开发Qt应用程序，就不需要什么pro文件，只需要在工程设置中设置头文件路径和静态库路径。
首先设置附加头文件目录，在VS菜单栏中找到“项目”->“xxx项目属性”（这里xxx指代用户的项目名称）在弹出的对话框中设置附加头文件目录，如下图所示：

                                                                   设置附加包含目录

接着编辑附加包含目录，这些附加的包含目录是必不可少的，必须添加，否则程序编译会报错，分别是

$(QTDIR)\include\ActiveQt;

$(MVDALGO_DEV_ENV)\Includes\Algorithm; $(MVDALGO_DEV_ENV)\Includes\MvRenderOcx;

$(MVDALGO_DEV_ENV)\Includes\VisionDesiner;

添加ActiveQt目录是因为需要用到AcitveX容器，Algorithm, MvRenderOcx, VisionDesigner这几个头文件目录包含了渲染控件，以及所有算子需要用到的 头文件，如下图所示：

                                                                       编辑附加头文件路径

设置完了附加头文件路径，接着就是设置附加静态库路径和链接时需要链接的静态库名称，如下图所示：

                                                                    配置附加静态库路径

编辑附加库目录，如下图所示：

 

                                                               编辑附加库目录 

 切换到链接器的“输入”，设置链接的静态库名称，如下图所示：

                                                               编辑需要链接的静态库名称 

链接的静态库Qt5AxBased.lib,Qt5AxContainerd.lib 是必不可少的（注意这里库名称后面带有d,表明工程配置是Debug生成模式，如果用户工程配置的是Release模式，则不需要带d），因为需要用到ActiveX容器。MVDShapeCpp.lib, MVDImageCpp.lib 也是必不可少的。而MVDCircleFindCpp.lib则需要根据开发者是否用到做取舍，如果没用到则不必添加，如果用到其他的算子工具，必须在这里添加其他算子工具的静态库名称。

3.典型的算子工具调用流程

算子工具的典型调用流程如下：

我们以调用圆查找算子工具为例（例子只是为了解释说明调用流程，不具有实际意义），典型的代码如下:

//创建一个矩形框作为圆查找ROI
IMvdRectangleF *pRect;
CreateRectangleInstance(&pRect,currentImage->GetWidth()/2,currentImage->GetHeight()/2,100,100);
//创建一个圆查找工具实例
ICircleFindTool *pCircleFindTool;
CreateCircleFindToolInstance(&pCircleFindTool);
//设置输入图像
pCircleFindTool->SetInputImage(currentImage);
//设置圆查找ROI
pCircleFindTool->SetROI(pRect);
//运行圆查找工具
pCircleFindTool->Run();
//获取圆查找结果
ICircleFindResult *pResult = pCircleFindTool->GetResult();
if(pResult!=nullptr)
{
      MVD_POINT_F cent = pResult->GetCircleCenter();
      qDebug()<<"CentX="<

4.如何渲染算子工具的运行结果

算子工具运行完成后，我们可以获取其结果，将结果组装成各种IMvdShape，然后将Shape添加到控件的Shape列表中。添加后渲染控件就会自动渲染图形结果了。我们还是用代码来说明问题。

首先，编写一个函数，用来显示图像和渲染Shape，代码如下：

/**
 * @brief 在控件上显示图像
 * @param pImage 输入图像
 */
void MainWindow::ShowImage(IMvdImage *pImage)
{
    if(pImage!=nullptr)
    {
        long long nInImgPtr = (long long)(currentImage);
        QVariant vInputImg(nInImgPtr);      ui->axWidgetRender->dynamicCall("MV_LoadImageFromObject(const QVariant& varImageObj)", vInputImg);
        ui->axWidgetRender->dynamicCall("MV_Display()");
        pPreproMaskTool->SetInputImage(currentImage);
    }
}

/**
 * @brief 添加图形源
 * @param pShape 输入图形
 */
void MainWindow::AddShape(IMvdShape *pShape)
{
    QVariant qVarHandle(reinterpret_cast(pShape));
    MVD_SHAPE_HANDLE handle = 0;
    MVD_SHAPE_HANDLE* pHandle = &handle;
    QVariant pQVarHandle((long long)(pHandle));
    ui->axWidgetRender->dynamicCall("MV_AddShapeEx(const QVariant&, const QVariant&)", qVarHandle, pQVarHandle);
}

为了简化清除图形和显示图形的写法，我们再定义两个宏，一个用来清除控件上的所有图形，一个用来刷新控件的显示。

#define CLEAR_SHAPES ui->axWidgetRender->dynamicCall("MV_ClearShapes()")
#define MVD_DISPLAY ui->axWidgetRender->dynamicCall("MV_Display()")

这样我们只需要在需要清除图形的地方添加CLEAR_SHAPES; 需要刷新控件显示的地方添加MVD_DISPLAY。

好了，渲染算子的运行结果功能就完备了，再举一个完整的简单例子来说明渲染控件的用法。

举例：调用圆查找功能算子，并渲染圆查找结果，代码如下：

try 
{
        //清除图形
        CLEAR_SHAPES;
        //显示图像
        ShowImage(currentImage);
        //实例化一个扇环区域，扇环中心100，100，内径40，外径80，起始角//度0，终止角度360
        IMvdAnnularSectorF *pAnnualarsector;       CreateAnnularSectorInstance(&pAnnualarsector,MVD_POINT_F{100,100},40,80,0,360);  
        //实例化圆查找工具
        ICircleFindTool *pcirFindTool;
        CreateCircleFindToolInstance(&pcirFindTool);
        //设置输入图像
        pcirFindTool->SetInputImage(currentImage);
        //设置ROI
        pcirFindTool->SetROI(pAnnualarsector);
        //算子运行
        pcirFindTool->Run();
	    //获取结果
        ICircleFindResult *pCirleFindResult = pcirFindTool->GetResult();
        if(pCirleFindResult!=nullptr)
        {
         //在控件上渲染查找到的圆
        IMvdCircleF *pCircle;
        CreateCircleInstance(&pCircle,MVD_POINT_F{0,0},10);
        pCircle->SetCenter(pCirleFindResult->GetCircleCenter();    
        pCircle->SetRadius(pCirleFindResult->GetCircleRadius();
        pCircle->SetBorderColor(MVD_COLOR{0x7f,0xff,0,0});
        AddShape(pCircle);
        }
        MVD_DISPLAY;        
} 
catch (IMVDException &ex) 
{
       QString errorMessage = QString::fromLocal8Bit("执行算法模块发生异常，返回错误码")+QString::number(ex.GetErrorCode(),16);
       QMessageBox::warning(this,"Warning",errorMessage);
}

5.在VisualStudio环境中如何编辑渲染控件的信号和槽

不同于在QtCreator中，在VS中打开QtDesigner，编辑渲染控件时，渲染控件的右键菜单中并不能找到“转到槽”这一项。这一点确实不如在QtCreator中打开QtDesigner来的方便。但我们还是有办法来达到添加信号和槽的目的。

方法1：手动添加connect函数，例如连接渲染控件图形发生改变信号到槽函数

connect(ui.axWidget,
SIGNAL(MV_SHAPECHANGED(int,int,QVariant&)),
this,
SLOT(OnShapechanged(int,int,QVariant&)));

方法2：按照命名规范添加槽函数

Qt会自动给每一个控件将的信号和槽连接起来，原因是在窗体的构造函数中调用了SetupUi函数，而在SetupUi函数的最后一行有一条语句：

QMetaObject::connectSlotsByName(MainWindow)

如果我们写的槽函数符合on_对象名_信号名，就会自动将信号和槽连接上，例如渲染控件的名称是axWidget,我们在头文件中声明一个槽函数：

on_axWidget_MV_SHAPECHANGED(int eventType,int shapeType,QVariant& shapeHandle)

然后在CPP文件中实现这个函数即可。

举例：获取用户在渲染控件上绘制的ROI对象。

在QtGuiApplication.h文件中声明一个槽函数

void OnShapechanged(int eventType,int shapeType,QVariant& var);

然后声明一个IMvdRectangleF* roi 用来存放ROI数据

如下图所示：

接着在QtGuiApplication.文件中实现上面添加的槽函数

在窗体的构造函数中，连接信号和槽，并创建ROI的实例，如下图所示：

接着我们要实现槽函数onShapeChanged(int,int,QVariant&)

这个函数表达的意思是：只接受当前绘制矩形框作为ROI，用户右键添加的其他图形无视。