【Qt】用QWidget显示opencv采集的摄像头图像

写在前面

本案例用QWidget容器重写paintEvent函数来显示OpenCv采集的摄像头画面，图像还可以自适应QWidget的大小，还可以检测相机断开失联的情况（可能是掉电、线被拔了等待）。在改变窗口大小时暂停显示图像，防止莫名其妙的卡顿奔溃错误！（显示图像的方式有很多种，可以用QLabel显示图像，虽然简单但是对于这种视频画面不建议用QLabel；还可以用QGraphicsView显示，下一篇文章更新）

一、新建工程

1、新建一个Qt工程，在UI中添加一个Widget容器和两个按钮，并添加合适的布局。把Widget的ObjectName设置为CameraWidget，两个按钮分别是“打开相机openCamera”、“关闭相机closeCamera”

2、新建一个任务类，用于Opencv采集摄像头图像并发送信号。用moveToThread将该任务类添加到子线程中。
3、在Qt中新建一个类CameraWidget继承QWidget，并将UI中的Widget控件提升为该类。

二、采集图像

1、在Qt项目中配置OpenCv环境(本文默认您已经配置完成，否则看我另一篇文章：QT配置opencv346环境(MinGw编译器)。
2、新建一个任务类，该类主要的任务是：采集图像、发送信号，关闭相机退出线程。
3、代码如下

Camera.h

#ifndef CAMERA_H
#define CAMERA_H

#include 
#include 
#include 

#include 
using namespace cv;

class Camera : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Camera(QObject *parent = nullptr);

    void openCamera();      // 打开相机
    void closeCamera();     // 关闭相机

private:
    VideoCapture *cap;     // 相机
    QTimer *capTimer;       // 采集图像定时器
    bool cameraIsOpened = false;        // 相机打开标志位

signals:
    void cameraShowImage(QPixmap);      // 发送图像信号
    void cameraIsOpen(bool);            // 相机打开信号
};

#endif // CAMERA_H

Camera.cpp

#pragma execution_character_set("utf-8")
#include "camera.h"
#include 
#include 

Camera::Camera(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

void Camera::openCamera()
{
    qDebug() << "子线程：" << QThread::currentThreadId();
    // 打开相机
    int cameraDevId = 0;
    this->cap = new VideoCapture;
    this->cap->open(cameraDevId, cv::CAP_DSHOW);     // 必须带上 CAP_DSHOW ，否则会报错 [ WARN:1] terminating async callback，然后再次打开就打不开了
    if(!this->cap->isOpened()){
        this->cap->release();		// 释放相机
        qDebug() << "相机打开失败！";
        return;
    }
    this->cameraIsOpened = true;
    emit this->cameraIsOpen(true);     // 相机打开

    qDebug() << QString("相机参数: (%1, %2), %3 FPS").arg(cap->get(3)).arg(cap->get(4)).arg(cap->get(5));

    this->capTimer = new QTimer;
    connect(this->capTimer, &QTimer::timeout, [=]() {
//        qDebug() << "子线程：" << QThread::currentThreadId();
        Mat frame;
        // 采集图像
        this->cap->read(frame);
        if(frame.empty()){
            qDebug() << "相机可能断开";
            this->closeCamera();        // 关闭相机
            return ;
        }
        // 将OpenCv的BGR图像转换成正常的RGB图像
        cvtColor(frame, frame, cv::COLOR_BGR2RGB);
        // 将OpenCv的图像转换成Qt的QImage
        QPixmap showImage = QPixmap::fromImage(QImage((const uchar*)(frame.data),
                                                      frame.cols,
                                                      frame.rows,
                                                      frame.step,
                                                      QImage::Format_RGB888));
        // 将QPixmap图像通过信号发送出去
        emit this->cameraShowImage(showImage);
    });
    // 采样时间可以根据相机的FPS修改
    this->capTimer->start(40);
}

void Camera::closeCamera()
{
    qDebug() << "子线程：" << QThread::currentThreadId();
    if(!this->cameraIsOpened) return;

    if(this->capTimer->isActive()){
        this->capTimer->stop();
        this->capTimer->deleteLater();

        this->cameraIsOpened = false;
        emit this->cameraIsOpen(false);     // 相机关闭

        this->cap->release();		// 释放相机
        cv::destroyAllWindows();	// 销毁OpenCv的窗口
    }
}

三、显示图像

1、新建一个类继承QWidget，并将UI中的Widget控件提升为该类。

2、重写paintEvent函数，根据widget的大小对图像进行缩放并绘制；设计一个变量showCameraImage，如果为true时才显示绘制图像。
3、新建一个定时器，重写resizeEvent函数；在窗口大小变化将showCameraImage设置为false，然后不断刷定时器。当窗口大小不再变化，定时器不刷新，时间到了之后将showCameraImage设置为true重新绘制图像。
4、创建几个成员函数用来更新图像。
5、代码如下：

CameraWidget.h

#ifndef CAMERAWIDGET_H
#define CAMERAWIDGET_H

#include 
#include 
#include 

class CameraWidget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit CameraWidget(QWidget *parent = nullptr);

    void showImage(bool b);      // 显示图像
    void setImage(QPixmap img);     // 更新图像

protected:
    void resizeEvent(QResizeEvent *event) override;
    void paintEvent(QPaintEvent *event) override;

private:
    QPixmap cvImage;                // 相机图像
    QTimer *noShowCameraImage;      // 不显示图像定时器
    bool showCameraImage = true;    // 显示图像
    
    bool camerIsOpened = false;     // 相机打开

signals:

};

#endif // CAMERAWIDGET_H

CameraWidget.cpp

#pragma execution_character_set("utf-8")
#include "camerawidget.h"
#include 
#include 

#define CAMERA_IMAGE_WIDTH 640
#define CAMERA_IMAGE_HEIGHT 480

CameraWidget::CameraWidget(QWidget *parent) : QWidget(parent)
{
    this->noShowCameraImage = new QTimer;
    connect(this->noShowCameraImage, &QTimer::timeout, this, [=](){
        this->showCameraImage = true;
        this->noShowCameraImage->stop();
        this->update();
    }); 

    this->update();
}

void CameraWidget::showImage(bool b)
{
    this->camerIsOpened = b;
    update();
}

void CameraWidget::setImage(QPixmap img)
{
    this->cvImage = img;
    update();
}

/**********************************************************
 * @brief label大小变化事件
**********************************************************/
void CameraWidget::resizeEvent(QResizeEvent *event)
{
    this->showCameraImage = false;
    // 定时器刷新时间，当窗口大小不变后多长时间恢复图像
    // 这涉及到用户体验，设置适当的值即可
    this->noShowCameraImage->setInterval(200);
    this->noShowCameraImage->start();

    QWidget::resizeEvent(event);
}

void CameraWidget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
    QPainter painter(this);

    // 背景颜色
    painter.setPen(QColor(192, 192, 192));
    painter.setBrush(QColor(192, 192, 192));
    painter.drawRect(0, 0, this->width(), this->height());

    // 等比缩放，绘制图像
    if(this->showCameraImage && this->camerIsOpened){
        // 寻找图像大小和widget大小的缩放关系
        QRectF imgRect = this->cvImage.rect();
        QRectF widgetRect = this->rect();
        double factor = qMin(widgetRect.width() / imgRect.width(), widgetRect.height() / imgRect.height());
        // 计算新的Rect
        int imgWidth = imgRect.width() * factor;
        int imgHeight = imgRect.height() * factor;
        int startX = (this->width() - imgWidth) / 2;
        int startY = (this->height() - imgHeight) / 2;
        // 显示图像
        painter.drawPixmap(startX, startY, imgWidth, imgHeight, this->cvImage);
    }

    QWidget::paintEvent(event);
}

四、主窗口

在主线程里面主要是创建子线程已经信号槽绑定。

#pragma execution_character_set("utf-8")
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

#include 

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    qDebug() << "主线程：" << QThread::currentThreadId();

    // 相机子线程
    this->camera = new Camera;
    this->cameraThread = new QThread;
    this->camera->moveToThread(this->cameraThread);
    connect(this->cameraThread, &QThread::finished, this->cameraThread, &QThread::deleteLater);
    connect(this->cameraThread, &QThread::finished, this->camera, &Camera::deleteLater);
    connect(this->camera, &Camera::cameraShowImage, ui->cameraWidget, &CameraWidget::setImage);		// 更新图像
    this->cameraThread->start();

    connect(ui->openCamera, &QPushButton::clicked, this->camera, &Camera::openCamera);      // 打开相机
    connect(ui->closeCamera, &QPushButton::clicked, this->camera, &Camera::closeCamera);    // 关闭相机

    connect(this->camera, &Camera::cameraIsOpen, ui->cameraWidget, &CameraWidget::showImage);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    if(this->cameraThread->isRunning()){
        this->cameraThread->quit();
        this->cameraThread->wait();
    }
    delete ui;
}