【项目实践】海康威视工业相机SDK开发小白版入门教程（VS2015+OpenCV4.5.1）

前言

  由于学校要求暑期实习，于是找了一位学长开的公司，接了一个项目，是对海康威视工业相机（MV_CE200_10GM）进行二次开发，读取其图像并做分析处理。 于是花了一点时间查找的相关资料并记录一些入门要点。

怎么查找资料？

  想先说说一些 “尝试授人与渔” 的话，也是自己的一点经验和体会。
  对于硬件开发，个人觉得最为重要的两点就是手册+例程（而不是疯狂地去找各种视频教程）。比如基于某一款单片机开发，肯定是需要有手册的，了解它的引脚特性和硬件资源，这种资料一般来自官网。而编程的时候，如果能有一个例程引导，会比完全按照手册去摸索强得多。
  同样，这个工业相机的二次开发也是如此：手册+例程，值得称赞的是，海康威视官网完全提供这两者，省去了开发者找资料的大量时间。因此下面简单演示一下官网资料的查找。

数据手册

  这里需要区分两个官网：海康威视【https://www.hikvision.com/cn/】 和 海康机器人【https://www.hikrobotics.com/cn】，如下图所示。


  本项目中使用到的是CE系列工业相机，具体型号为MV_CE200_10GM，故要选择海康机器人官网。
  打开官网后，不要直接搜索所使用相机的型号（因为搜不到。。。），按照下图可以找到相机的型号：


  然后向下滚动，找到产品列表，选择对应的相机型号即可。

  可见其实官网给的资料还是非常丰富的，个人建议结合技术规格书（产品数据手册）将用户手册通读一遍，基本能够建立一个大致的印象，之后有什么具体的问题再来查找。

例程

  说完了数据手册，再来说说例程。值得一提的是，海康机器人还提供了一个能够显示相机画面的软件——MVS。
  同样，这个软件也可以在海康机器人官网下载得到：

  个人觉得这个软件主要有两个作用：①配置相机，即实现相机与电脑的通信，简而言之，如果没办法在MVS中看到相机画面，那开发也就无从谈起了；②查看相机画面，方便对焦，同时设置参数，帮助开发者了解各个参数的作用（用户手册中有详细描述）。
  此外，就是MVS安装目录下的各种官方例程了，这个非常有用！首先找到MVS的快捷方式图标，然后右键，找到文件所在位置，之后回退到上一级目录，就能看到MVS安装目录的结构了，如下图所示。

项目开发

  找完了资料，下面就开始开发了，这里需要根据自己的需要选择使用哪种语言开发，因为官方支持的语言还是非常多的。这里选择的是VS2015 + MFC + OpenCV，选用VS还有一个好处就是，它配置OpenCV确实非常方便。
  由于开发内容过于琐碎，这里只记录一些关键点。

VS版本与OpenCV版本选择

  官方提供的demo支持的VS版本有2008，2010，2012，2015，需要根据自己的需要选择，因为VS的低版本是不兼容高版本的（网上有一些教程似乎可以破解，但比较麻烦），而且VS版本越高，安装包体积越大，可能两个版本后就double了，所以得根据自己电脑的情况和需求程度理智选择。此外就是需要考虑一下OpenCV的版本和VS版本匹配的问题，如下图所示  【附：数据来源链接】

因为我电脑上之前已经安装了OpenCV4.5.1，所以这里选择了VS2015，经过试验发现是能够匹配OpenCV 4.5.1的。

这里有一点需要注意的是：建议直接去官网下载vs最新的2015 community版，不要去一些软件站下载！！！安装包大小为3G左右的最好不要用！！！因为如果安装不成功，想要完全卸载非常麻烦，不信可以去网上搜搜“VS完全卸载”，那都是泪呀。。。。

VS配置OpenCV

  相比于VS Code，VS配置OpenCV是相当地简单，关于这个也有非常多的教程，这里推荐一个比较简洁的，亲测有效。
  下面记录一些关键点：

• 注意区分x64，x86，debug，release，用一种就贯彻到底，即所有的组件都用一种，否则VS工程就会报莫名其妙的错误。
• 如果不想每次都配置一遍，可以在属性管理器窗口（菜单栏窗口->其他窗口）中添加一个属性（和上面一样，要注意匹配），然后双击设置，之后如果有工程需要使用到OpenCV，直接将该属性添加到工程即可。

VS添加MVS安装目录下的头文件和库

  为了能够使用相机，还需要在工程属性中包含相机相关的头文件和链接库，方法基本和上面配置VS差不多。

• 打开官方给的demo，查看项目属性时可以发现它在包含路径处用了大量的宏定义。这是因为在安装MVS时，会在环境变量中添加很多和VS相关的项，这一点在示例程序说明文档中有相关描述，挺有意思的，但是考虑到有可能对方没有安装MVS，所以建议将需要包含的头文件和链接库复制到工程目录中，然后再添加相对路径进行引用，关于相对路径，主要是使用VS自带的路径宏定义，这一点可以参考这篇链接。
• 同样，这里也需要考虑x86，x64的问题，因为官方给的链接库有分别提供，一定要和项目工程属性对应。

VS项目开发

  官方提供的demo中有6个MFC程序，其他的都是控制台程序，对于需要有界面显示的开发者来说还是非常方便的，即单个功能实现可以参考控制台程序，界面制作可以参考MFC程序，关于MFC的开发，可以看看我之前写的一篇博客，虽然版本不同，但基本是相通的。

编程问题记录

  由于本人不是计算机专业，所以在开发的过程中也遇到了很多代码上的问题，确实涨了不少知识，在这里简单记录一下。

相机数据如何转换为OpenCV的Mat类型？

  通过溯源头文件发现，最后相机读取到的数据类型为unsigned char *类型，因为这个相机为黑白相机，数据格式设置的是8位单通道（Moon8），即每个像素点占用一个字节，其颜色的深度从白到全黑分256个等级。因此就面临一个问题是如何将这种格式的数据转换为OpenCV中使用的类型，方便后续的处理。
  参考这个链接，发现这个问题似乎很简单，因为OpenCV的Mat类提供了一个构造函数，能够将unsigned char *类型转换为Mat类型。

函数不能修改全局指针变量？

  在编程时，我定义了一个指针类型的全局变量，用来表示设备句柄，但是发现定义的一个用来修改设备句柄的函数竟然不起作用，那个设备句柄变量始终为空指针。后来查找相关教程后发现这就是经典的无法修改实参的问题，对于这种问题，一般来说有三种解决办法  【参考链接】

• 使用变量的引用
• 传入变量的指针
• 将该变量作为函数的返回值

这个问题其实非常低级，但是由于这个变量类型的特殊性（指针类型），导致我找了很久的bug，所以关键还是得要理解这种问题的本质。

OpenCV运行报错“有未经处理的异常: Microsoft C++ 异常: cv::Exception，位于内存位置 0x0000006A6311F318 处”

  首先先说结论，这种问题九成是内存泄漏或内存溢出，存在很多种情况，我当时应该是在一个循环里面调用imshow函数的时候，导致读取相机数据出现内存上的问题，这种情况可以说非常特殊了，其实我也还没真正整明白它内部的原理。这里找到一个链接，比较详细地描述了出现这种报错可能的几种情况，还是非常不错的。

OpenCV的imshow函数使用

  一开始发现imshow函数显示的图片有点问题：只能显示图片的一部分，一开始以为是读取数据不全面的原因，后来发现问题出在imshow函数本身上。即如果直接调用imshow函数，其默认的窗口分辨率是固定的，如果图片超出这个分辨率范围，就只能显示一部分图像了。
  解决办法是先使用nameWindow函数建立一个可变大小的窗口，然后再调用imshow函数显示图片。

namedWindow("Display", WINDOW_NORMAL);  //建立可变大小的窗口
imshow("Display", image);
waitKey(0);

  后来在循环中调用imshow函数又发现一个问题，那就是只能显示窗口内容，而不显示图像，经过排查发现是imshow函数后面没有加waitkey(0)函数。

C++实现无阻塞键盘输入

  相当于是按键检测，但不堵塞循环，非常好用

#include  //记得包含这个头文件

if (_kbhit()) // 有按键按下：停止图像采集进程，并做好收尾工作（关闭设备并销毁句柄）
{
	int key = _getch(); // 接收按下的按键
	if (key == ' ') // 如果按下空格
	{
		process();
	}
}

此外，还可以参考这个链接，提供了两种方案实现按键检测，值得学习。

C++获取实时时间

  这个问题网上的资料非常多，不过我这个有一个特殊的需求，那就是能精确到毫秒。这里采用的是SYSTEMTIME类型的变量，需要包含头文件windows.h。具体使用方法可以参考这篇博客。

最后的一些题外话

• 海康工业相机运行所需模块 - CSDN
• 工业相机的曝光、曝光时间、快门、增益 - 腾讯云开发者社区
• 海康工业相机使用：常见问题及解决方法
    关于网线的问题：如果电脑上的以太网卡不是千兆或者没有以太网卡（即有线网卡，因为现在大多数轻薄本都只有无线网卡，表现为没有网线接口），可以考虑上网买一个网口转USB的，一定要是千兆的（一般匹配的就是USB3.0），然后插在电脑上的USB3.0接口上，如果既没有千兆以太网卡又没有USB3.0怎么办？emmmmm，那估计只能换一种型号的相机或者换电脑了~