目标检测识别——大恒（DaHeng）相机操作与控制编程

引言

• 在做老师的横向项目时，需要用大恒相机，需要将他的相机控制接入写的程序中，但是对于他的SDK并不了解，所以就好好看了他的SDK文件，并按照他的开发手册写了一个小的demo。

正文

相关开发库的介绍

• 在使用别人的代码过程中，有很多库自己都看不懂，这里做一下记录
• GxIAPICPPEx.dll：封装过后的通用并且统一的编程接口
• IGXFactory：初始化接口库，枚举设备，打开设备
• IGXDevice：设备对象，以此对象为入口进行属性控制、图像采集，获取相机事件等。
• IGXStream：流对象，从IGXDevice获得，专门负责图像采集相关职能。
• IGXFeatureControl：属性控制对象，分别从IGXDevice和IGXStream获得属性控制对象，
• IImageData：回调采集和采单帧的图像结构体，包括采集输出结果：图像buffer和图像信息等，还自带图像格式转换、图像增强的功能
• GXBitmap：负责图像的显示和存储功能，具体见示例程序

编程准备

• 首先需要下载安装对应设备的SDK文件，具体链接，相关SDK软件下载
• 这里是结合VS 2022进行打开，如何配置库，如何指定，相关的头文件。
• 在编程之前，需要配置好指定的项目文件
  • 配置好所需要引用的头文件，Galaxyincludes.h头文件
  • 设置需要引用的库文件，GxlAPICPPEx.lib库文件

配置引用头文件GalaxyIncludes.h

• 这里安装了SDK的话，需要指定你所运行的项目的配置文件，这里有两种写法，正常来说应该把对应的SDK复制在项目所在的文件里，这样项目的可移植性就比较强。但是我这里已经在工控机上进行 配置了，就直接写了绝对路径。
  

配置lib文件

• 这里必须配置GxIAPICPPEx.lib静态库文件，这个库是大恒相机对外编程的统一接口。接受一个新的项目文件，一般来说，配置文件里面有，但是属性里面没有配置，踩过坑之后发现需要重新配置。

• 找到GxlAPICPPEx.lib的路径
  

• 设置相关的配置文件

• 指定对应目录下方的静态库

具体编程过程

• 当前章节，主要是涉及到如何调用相关的开发库，对相机进行初始化，并对相机进行控制，同时保存对应的图片。
• 具体操作如下
  • 初始化获取相关的资源， 反初始化释放所有的资源
  • 枚举设备，获取所有资源
  • 开关设备

初始化和反初始化

• 在调用GxlAPICPPEx.lib之前，相机必须要进行初始化，初始化是通过IGXFactory进行初始化的。

#include 
#include "IGXFactory.h"
#include "GalaxyException.h"

using namespace std;

int main()
{
    try {
        // 初始化相机实例
        IGXFactory::GetInstance().Init();
    }
    catch (CGalaxyException&e) {
        cout << "error code " << e.GetErrorCode() << endl;
        cout << "error description" << e.what() << endl;
    }
   


    std::cout << "Hello World!\n";
}

• 在初始化中遇到CGalaxyException找不到标识符的问题，解决办法如下，在vs中找到异常，会跳转到GXSmartPtr.h头文件中，添加#include “GalaxyException.h”，具体如下

• 加上这句之后，后续就没有运行问题了，运行截图如下
  

• 在调用相机的进程退出之后，必须要进行反初始化，释放GxlAPICPPEx库函数调用的所有资源。

// DahengCameraStart.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
// 基础应用

#include 
#include "IGXFactory.h"
#include "GalaxyException.h"

using namespace std;

int main()
{
    try {
        // 初始化相机实例
        IGXFactory::GetInstance().Init();
        // 相机的反初始化，释放所有占有的资源
        IGXFactory::GetInstance().Uninit();
    }
    catch (CGalaxyException&e) {
        cout << "error code " << e.GetErrorCode() << endl;
        cout << "error description" << e.what() << endl;
    }
   


    std::cout << "Hello World!\n";
}

枚举设备

• 用户通过枚举设备来获取当前计算机中，可以使用的设备，并进行相关的调用
• 用户通过调用 IGXFactory::GetInstance().UpdateDeviceList 枚举当前所有可用设备，获取一个设备信息列表，列表类型为 GxIAPICPP::gxdeviceinfo_vector。
• 具体代码如下

int main()
{
    try {
        // 初始化相机实例
        IGXFactory::GetInstance().Init();

        // 使用GxIAPICPP列表类保存相关的信息
        GxIAPICPP::gxdeviceinfo_vector  vectorDeviceInfo;
        // 第一个参数是扫描的时长，第二个参数是将获取的信息保存到对应的列表中
        IGXFactory::GetInstance().UpdateDeviceList(10000,vectorDeviceInfo);
        cout << "the camera num:" << vectorDeviceInfo.size() << endl;
        for (int i = 0; i < vectorDeviceInfo.size(); i++) {
            cout << vectorDeviceInfo[i].GetVendorName() << endl;
            cout << vectorDeviceInfo[i].GetModelName() << endl;
        }


        // 相机的反初始化，释放所有占有的资源
        IGXFactory::GetInstance().Uninit();
    }
    catch (CGalaxyException&e) {
        cout << "error code " << e.GetErrorCode() << endl;
        cout << "error description" << e.what() << endl;
    }
   


    std::cout << "Hello World!\n";
}

开关设备

• 控制设备关闭或者打开，由于这里使用的是ME2P-1230-23U3M/C相机，是通过USB3.0接口进行控制，并不是千兆网相机，所以MAC地址和IP地址都是空的，

• 控制相机关闭打开总共有四种方式
  • 1. SN 为设备序列号。
  • 2. UserID 为用户自定义名称（不支持 UserID 的设备此项为空字符串）。
  • 3. MAC 为设备 MAC 地址（非千兆网相机此项为空字符串）。
  • 4. IP 为设备 IP 地址（非千兆网相机此项为空字符串）。
• 打开对应函数的对应函数接口是
  • IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceBySN
  • IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceByUserID
  • IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceByMAC
  • IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceByIP
• 关闭对应相机的函数如下

//关闭设备之后不允许再调用 IDevice 以及设备的 IFeatureControl、IStream 的所有接口
objDevicePtr->Close();

• 最终的代码，我手上还没有相机，老师就给我代码让我先看一下，这里参考的是官方的参考手册代码

GxIAPICPP::gxdeviceinfo_vector vectorDeviceInfo;
IGXFactory::GetInstance().UpdateDeviceList(1000, vectorDeviceInfo);
if (vectorDeviceInfo.size()> 0)
{
//打开链表中的第一个设备
CGXDevicePointerobjDevicePtr;
GxIAPICPP::gxstringstrSN = vectorDeviceInfo[0].GetSN();
GxIAPICPP::gxstringstrUserID = vectorDeviceInfo[0].GetUserID();
GxIAPICPP::gxstringstrMAC = vectorDeviceInfo[0].GetMAC();
GxIAPICPP::gxstringstrIP = vectorDeviceInfo[0].GetIP();
//用户也可以直接指定打开的设备信息，下面代码中使用的信息为伪造信息，用户以实际设备为准
//GxIAPICPP::gxstring strSN = "GA0140100002";
//GxIAPICPP::gxstring strUserID = "MyUserName";
//GxIAPICPP::gxstring strMAC = "A1-0B-32-7C-6F-81";
//GxIAPICPP::gxstring strIP = "192.168.0.100";
objDevicePtr = IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceBySN(strSN, GX_ACCESS_EXCLUSIVE);
//objDevicePtr = IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceByUserID(strUserID, 
//GX_ACCESS_EXCLUSIVE);
//objDevicePtr = IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceByMAC(strMAC, 
//GX_ACCESS_EXCLUSIVE);
//objDevicePtr = IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceByIP(strIP, 
//GX_ACCESS_EXCLUSIVE);
}

属性控制

• 这部分东西比较琐碎，并且不是重点，就简单写一下

属性控制器种类

• 主要是通过IGXFeatureControl进行属性控制，分别是有两类控制对象，分别是设备Device和流Stream
  • 1. IGXFeatureControl IGXDevice::GetRemoteFeatureControl //包含主要设备信息,比如宽高、曝光增益等,一般用户主要使用此属性控制器即可。
  • 2. IGXFeatureControl IGXDevice::GetFeatureControl //包含一些本地属性,不同类型的设备具备的功能也不一样。
  • 3. IGXFeatureControl IGXStream::GetFeatureControl //流对象属性控制器,关于采集控制和采集数据统计的属性访问控制器。

图像采集控制和图像处理

• 所有和图像采集和控制的相关接口都在CGXStreamPointer指定的对象上，获取和打开流对象的方法是通过这个流对象来获得，但是这个流对象是通过设备对象获得，设备对象打开之后返回的就是流对象，具体如下，更详细的在上一节

objDevicePtr = IGXFactory::GetInstance().OpenDeviceBySN(strSN, GX_ACCESS_EXCLUSIVE);

• 基本操作，是枚举并获取对应的设备，然后获取设备对应的流，然后打开流才能进行图片采集。

获取设备之后，需要打开设备对象的流OpenStream，具体代码如下

uint32_t_t nStreamNum = objDevicePtr->GetStreamCount();
if (nStreamNum > 0)
{
CGXStreamPointer objStreamPtr = objDevicePtr->OpenStream(0);
//流对象控制或者采集
//当用户不使用流对象的时候,需要将其关闭
objStreamPtr->Close();
}

采单帧

• 用户开启流对象采集，并且给设备发送采集命令，就而可以调用GetImage接口采集单帧
• 具体流程如下
  • 打开流通道
  • 发送采集命令
  • 开始采集，采单帧
  • 获取图片并进行处理
  • 停采
  • 关闭流通道
• 注意：不适用高清相机的快速采集

// 打开对应设备对应的流
CGXStreamPointer objStreamPtr = objDevicePtr->OpenStream();

// 开启流通道的采集命令
objStreamPtr->StartGrab();

//给设备发送采集命令，进行开采
CGXFeatureControlPointer objFeatureControlPtr = objDevicePtr->GetRemoteFeatureControl();
objFeatureControlPtr ->GetCommandFeature("AcquisitionStart")->Execute();

//采单帧
CImageDataPointer objImageDataPtr;

objImageDataPtr = objStreamPtr->GetImage(500);//超时时间使用 500ms,用户可以自行设定
if (objImageDataPtr->GetStatus() == GX_FRAME_STATUS_SUCCESS)
{
//采图成功而且是完整帧,可以进行图像处理 ...
}
//停采
objFeatureControlPtr->GetCommandFeature("AcquisitionStop")->Execute();
objStreamPtr->StopGrab();
//关闭流通道
objStreamPtr->Close();

回调采集

• 回调采集：当图片已经可以获取，或者当目标已经就位的时候，会自动调用一个函数，来处理存储对应的图片。很符合我们的应用场景。
• 在大恒摄像中的回调处理虚基类是ICaptureEventHandler,如果要实现对应的回调采集，需要继承并实现虚基类

class CSampleCaptureEventHandler : public ICaptureEventHandler
{
	public:
	void DoOnImageCaptured(CImageDataPointer& objImageDataPointer, void* pUserParam)
	{
	if (objImageDataPointer->GetStatus() == GX_FRAME_STATUS_SUCCESS)
		{
			//图像获取为完整帧,可以读取图像宽、高、数据格式等
			uint64_t nWidth = objImageDataPointer->GetWidth();
			uint64_t nHeight = objImageDataPointer->GetHeight();
			GX_PIXEL_FORMAT_ENTRY emPixelFormat =
			objImageDataPointer->GetPixelFormat();
			//其他图像信息的获取参见 IImageData 接口定义
		}
	}
};

• 定义完自己的回调处理程序之后，需要将对应的函数注册到回调采集函数中

// 打开设备的输入流
CGXStreamPointer objStreamPtr = objDevicePtr->OpenStream(0);

//注册采集回调函数,注意第一个参数是用户私有参数,用户可以传入任何 object 对象,也可以是 null
//用户私有参数在回调函数内部还原使用,如果不使用私有参数,可以传入 null
// 创建一个自己定义的回调函数的实例对象
ICaptureEventHandler* pCaptureEventHandler = new CSampleCaptureEventHandler();
// 将对应的实例采集对象注册到回调采集函数中
objStreamPtr->RegisterCaptureCallback(pCaptureEventHandler,NULL);

//开启流通道采集
objStreamPtr->StartGrab();
//给设备发送开采命令
CGXFeatureControlPointer objFeatureControlPtr =
objDevicePtr->GetRemoteFeatureControl();
objFeatureControlPtr->GetCommandFeature("AcquisitionStart")->Execute();
//回调采集过程,参见回调函数

//停采、注销采集回调函数
objFeatureControlPtr->GetCommandFeature("AcquisitionStop")->Execute();
objStreamPtr->StopGrab();
objStreamPtr->UnregisterCaptureCallback();
delete pCaptureEventHandler;
pCaptureEventHandler = NULL;
//关闭流通道
objStreamPtr->Close();

图像处理

• 在大恒相机的图片处理中，可以实现如下功能

  • 图像格式转换：将任何数据转成指定获取的8位有效数字或者是RGB的24位
  • 图像效果增强：可以实现对图片的坏点矫正、锐化、对比度、亮度等图像效果增强的操作

• 具体的实现方式有两种

• 设置调试的配置文件，然后直接进行调试

//通过设备对象构建图像处理配置对象
CImageProcessConfigPointer objImageProcessConfigPtr = objDevicePtr->CreateImageProcessConfig();
//objImageDataPtr 可以是采集回调函数传入的还可以是 GetImage 获取的
void*pRGB24Processed = NULL;
//返回结果就是经过图像效果增强之后的 RGB24 格式的数据
pRGB24Processed = objIBaseData>ImageProcess(objImageProcessConfigPtr);

• 调用语句进行微调

//通过设备对象构建图像处理配置对象
CImageProcessConfigPointer objImageProcessConfigPtr =
objDevicePtr->CreateImageProcessConfig();
//objImageProcessConfigPtr 对象在构建的时候会初始化默认配置参数,用户可以选择对配置
//参数进行微调,如下:
objImageProcessConfigPtr->SetValidBit(GX_BIT_0_7);
//选择有效数据位 0~7
objImageProcessConfigPtr->EnableDefectivePixelCorrect(true);//使能坏点校正功能
objImageProcessConfigPtr->EnableSharpen(true);//使能锐化
objImageProcessConfigPtr->SetSharpenParam(1);//设置锐化强度因子 1
objImageProcessConfigPtr->SetContrastParam(0);//设置对比度调节参数
objImageProcessConfigPtr->SetGammaParam(1);//设置 Gamma 系数
objImageProcessConfigPtr->SetLightnessParam(0);//设置亮度调节参数
objImageProcessConfigPtr->EnableDenoise(true);//使能降噪开关(黑白相机不支持)

流对象属性控制

• 我们是通过流对象来控制设备进行图片采集的，也是通过流对象来控制相机采集相关的属性和统计信息
• 对于流属性的控制，主要是通过IGXStream进行控制的

//objGXStream 为通过 IGXDevice::OpenStream 获取到的 CGXStreamPointer 对象
CGXFeatureControlPointer objStreamFeatureControlPtr = objGXStream->GetFeatureControl();
//查看采集统计信息
//buffer 不足导致丢帧数
objStreamFeatureControlPtr->GetIntFeature("StreamLostFrameCount")->GetValue();
//接收的残帧个数
objStreamFeatureControlPtr->GetIntFeature("StreamIncompleteFrameCount")->GetValue();
//接收到的包数
objStreamFeatureControlPtr->GetIntFeature("StreamDeliveredPacketCount")->GetValue();
//重传包个数
objStreamFeatureControlPtr->GetIntFeature("StreamResendPacketCount")->GetValue();
//设置采集配置参数
//设置块超时时间 200ms
objStreamFeatureControlPtr->GetIntFeature("BlockTimeout")->SetValue(200);

• 通过改变流对象属性中“StreamBufferHandlingMode”可以设置 Buffer 的处理模式,Buffer 处理模式目前支持三种
  • 1)OldestFirst:默认值。图像缓冲区遵守先进先出的原则,所有的缓冲区全部填满后,新的图像数据会被丢弃,直到用户完成已经填满图像数据的缓冲区处理。典型应用场景是,要求接收到相机采集的每帧图像,不丢帧。该模式实现不丢帧,还需要图像数据的传输与处理的速度尽量快(至少小于帧周期)。
  • 2)OldestFirstOverwrite:同样遵守先进先出的原则。与 OldestFirst 模式的区别是,当所有的缓冲区全部填满后,SDK 将主动丢弃缓冲区中时间戳最旧的一帧图像缓冲区,用于接收新的图像数据。典型的应用成绩是,不要求接收相机采集的每帧图像,应用环境下图像传输与处理速度较慢。
  • 3)NewestOnly:该模式下用户拿到的始终是 SDK 接收到的最新图。SDK 每接收到一帧新的图像数据,就会主动丢弃旧时间戳的图像,因此当用户图像处理不及时或者速度较慢时,就会出现丢帧。该模式主要应用场合是,对图像采集与显示实时性要求比较高,且不要求接收到相机采集的每帧图像。但是受相机的采集帧率和内部缓存,以及传输速度、用户使用场景的限制,SDK 接收的最新图与相机最新曝光的图像可能有延迟。

获取设备事件

• 在回调函数中，可以获取设备发生的具体事件，并进行相关的处理。可以获取的五类事件如下

• 获取设备事件之后，指定对应的回调函数，然后在进行注册，相关设备事件发生之后，会自动调用相关的处理函数

• 下述代码是定义了设备发生曝光事件的处理函数

classCSampleFeatureEventHandler : public IFeatureEventHandler
{
	public:void DoOnFeatureEvent(
		constGxIAPICPP::gxstring& strFeatureName, void* pUserParam)
	{
		cout <<"发生曝光结束事件!"<<endl;
		//pUserParam 是用户注册回调函数的时候传入的 ,此处将其还原用来获取事件数据
		CGXFeatureControlPointer* pObjFeatureControlPtr =(CGXFeatureControlPointer*)pUserParam;
		//获取曝光结束事件时间戳
		(*pObjFeatureControlPtr)->GetIntFeature("EventExposureEndTimestamp")->GetValue();
		//获取曝光结束事件帧 ID
		(*pObjFeatureControlPtr)->GetIntFeature("EventExposureEndFrameID")->GetValue();
	}
};

• 下述代码为具体的注册回调函数

//objDevicePtr 为 CGXDevicePointer 设备对象,设备已经打开
//设备事件属性在远端设备属性控制器上,首先应该获取远端设备属性控制器
CGXFeatureControlPointer objFeatureControlPtr =
objDevicePtr->GetRemoteFeatureControl();
//选择事件源
objFeatureControlPtr->GetEnumFeature("EventSelector")->SetValue(
"ExposureEnd");
//使能事件
objFeatureControlPtr->GetEnumFeature(
"EventNotification")->SetValue("On");
//注册事件回调函数,注意参数三是用户私有参数,用户可以传入任何指针
//此处我们演示传入属性控制器指针,因为稍后会在回调函数内部使用此对象获取曝光结束事
//件数据信息
//此私有参数在回调函数内部可以被还原供用户使用 ,如果用户不使用私有参数,可以简单的将
//此参数设置为 NULL
GX_FEATURE_CALLBACK_HANDLE hEventHandle = NULL;
IFeatureEventHandler* pFeatureEventHandler =
new CSampleFeatureEventHandler();
hEventHandle = objFeatureControlPtr->RegisterFeatureCallback(
"EventExposureEnd",pFeatureEventHandler,&objFeatureControlPtr);
//开启流通道采集
objStreamPtr->StartGrab();
//给设备发送开采命令
objFeatureControlPtr->GetCommandFeature("AcquisitionStart")->Execute();

//发送开采命令,相机开始曝光输出图像,当曝光结束的时候会产生曝光结束事件,此时就会
//激活回调 OnFeatureCallback 接口
//接收曝光结束事件,见 OnFeatureCallback
//发送停采命令
objFeatureControlPtr->GetCommandFeature("AcquisitionStop")->Execute();
objStreamPtr->StopGrab();
//注销事件
objFeatureControlPtr->UnregisterFeatureCallback(objEventHandle);
delete pFeatureEventHandler;
pFeatureEventHandler = NULL;

获取掉线事件通知

• 这个和回调采集的道理是一样，发生了掉线事件之后，会自动调用这些函数进行反馈
  
• 将自己定义的回调函数进行注册的代码

• 这个比较特殊，如果要关闭设备，需要提前注销事件

补充：项目中常用库函数

CINI库

• 介绍：专门用来处理INI文件的C++库，INI是一种简单的数据存储格式，用于存储应用程序的配置信息
• 主要特性
  • 读取和写入INI文件：CINI库提供了函数来读取和写入INI文件。这使得你可以在你的程序中方便地使用INI文件来存储和检索配置信息。
  • 支持多种数据类型：CINI库支持多种数据类型，包括整数、浮点数、字符串等。这使得你可以在INI文件中存储各种类型的数据。
  • 错误处理：CINI库提供了错误处理机制，可以帮助你检测和处理可能出现的错误。
  • 跨平台：CINI库可以在多种操作系统上使用，包括Windows、Linux等。

总结

• 目前没有设备，就不看他的说明文档了，等我手里 有具体的相机了，再继续开始写一些控制相机的基础代码了，这里直接去看老师给的代码了， 不往外放了。