大恒工业相机MER-1070-10GC开发记录

前言

实验室正好有一个大恒型号为MER-1070-10GC的面阵相机，于是便用该相机学习工业相机的开发，写下本篇博客作为开发记录，也当作学习之路的一次小小实践。
本次开发环境为Ubuntu18，开发软件为QT5，配合Opencv进行图像处理。主要完成相机的基本配置、初始化及打开，并且通过回调函数的方法获得图片，显示在UI界面。同时Opencv获取到图片，可以根据自己的要求进行图像处理。

相机参数介绍

详情见大恒相机官方文档 水星系列GIgE应用说明书

名称	参数
型号	MER-1070-10GC
分辨率	3840 ×\times× 2748
像素深度	8bit、12bit
快门时间	42μ\muμ ~ 1s
图像数据格式	Bayer GR8 / Bayer GR12
输入输出接口	1个光耦输入接口，一个光耦输出接口，2个双向GPIO
数据接口	百兆以太网或千兆以太网

光谱相应图

前期准备

SDK下载

首先前往大恒相机官网下载相应软件开发SDK 大恒相机SDK下载地址。根据需求选择相应的选项，本次开发采用C/C++语言，因此下载第一个选项。
下载完成后在Linux中解压，在opt目录下有Galaxy_Linux-x86_Gige-U3_32bits-64bits_1.2.1911.9122文件夹，运行.run文件进行安装。bin文件夹内有客户端程序GalaxyView和IP配置软件GxGigeIPConfig，还有动态链接库文件，头文件在inc文件夹内，doc文件夹内有C软件开发说明书，里面有详细操作及编程介绍至此，SDK和客户端软件下载完成

客户端软件调试

相机上电，通过网线连接电脑，首先通过IP配置软件给相机配置IP地址，然后打开GalaxyView测试相机。在该软件中，可以调整相机的曝光、增益、白平衡、ROI区域、触发模式、采集模式等参数，最后可以导出配置文件，为后续开发提供便捷。

开发流程

C软件开发说明书已经上传到我的资源大恒相机C软件开发说明书

1 QT配置文件

在QT正式开发前，需要将上述下载的API库加入.pro配置文件，否则是无法在程序中调用相机SDK的，同时将Opencv库加入配置文件。

# camera lib
LIBS += -L$$PWD/../../../../../usr/lib/libgxiapi.so -lgxiapiINCLUDEPATH += $$PWD/../../../../../opt/Galaxy_Linux-x86_Gige-U3_32bits-64bits_1.2.1911.9122/Galaxy_camera/inc
DEPENDPATH += $$PWD/../../../../../opt/Galaxy_Linux-x86_Gige-U3_32bits-64bits_1.2.1911.9122/Galaxy_camera/inc# opecncv
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_core
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_highgui
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_imgcodecs
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_video
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_videoio
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_shape
LIBS += -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lopencv_imgprocINCLUDEPATH += /usr/include/opencv2
DEPENDPATH += /usr/include/opencv2

2 相机初始化

2.1 创建相机类

为了方便相机操作，创建相机类。

class Camera
{public:Camera();uint32_t Enum_Camera();  //枚举相机  bool Open_Camera();      //打开相机bool Close_Camera();     //关闭相机bool Init_Camera();      //初始化相机/*注册回调函数*/bool Register_Callback_Fun();/*注销回调函数*/bool Unregister_Callback_Fun();  GX_DEV_HANDLE cam_handle = nullptr;  //相机句柄
};

定义成员函数

#include "camera.h"
#include <QDebug>
#define DEVICE_INDEX_TO_OPEN "1"
extern void GX_STDC OnFrameCallbackFun(GX_FRAME_CALLBACK_PARAM* pFrame);Camera::Camera()
{}uint32_t Camera::Enum_Camera()
{GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;status = GXInitLib();   //初始化库uint32_t nDeviceNum = 0;status = GXUpdateDeviceList(&nDeviceNum, 1000);if(status == GX_STATUS_SUCCESS && nDeviceNum > 0){GX_DEVICE_BASE_INFO *pBaseinfo = new GX_DEVICE_BASE_INFO[nDeviceNum];size_t nSize = nDeviceNum * sizeof(GX_DEVICE_BASE_INFO);status = GXGetAllDeviceBaseInfo(pBaseinfo, &nSize);if(status == GX_STATUS_SUCCESS){for(uint32_t i=0; i<nDeviceNum; i++){qDebug() << "No: " << i+1 << " camera enum successfully!";qDebug() << "szDeviceID: " << pBaseinfo[i].szDeviceID;qDebug() << "szDisplayName: " << pBaseinfo[i].szDisplayName;}delete []pBaseinfo;return nDeviceNum;}}elseqDebug() << "enum error!";return 1;
}bool Camera::Open_Camera()
{GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;GX_OPEN_PARAM stOpenParam;stOpenParam.accessMode = GX_ACCESS_EXCLUSIVE;stOpenParam.openMode = GX_OPEN_INDEX;stOpenParam.pszContent = DEVICE_INDEX_TO_OPEN;status = GXOpenDevice(&stOpenParam, &cam_handle);if(status == GX_STATUS_SUCCESS){qDebug() << ">>>>>open camera success!>>>>>";return true;}elsereturn false;
}bool Camera::Close_Camera()
{GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;status = GXUnregisterCaptureCallback(cam_handle);  //注销采集回调函数if(status != GX_STATUS_SUCCESS)qDebug() << "unregister failed!!!" << endl;status =GXCloseDevice(cam_handle);if(status == GX_STATUS_SUCCESS){qDebug() << ">>>>>close camera success>>>>>";GXCloseLib();   //注销库return true;}elsereturn false;
}bool Camera::Init_Camera()
{uint32_t nDeviceNum = Enum_Camera();if(nDeviceNum == 0){qDebug() << ">>>>>init failed!>>>>>";return false;}if(Open_Camera()){qDebug() << ">>>>>init success!>>>>>";return true;}qDebug() << ">>>>>init failed!>>>>>";return false;
}bool Camera::Register_Callback_Fun()
{GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;status = GXRegisterCaptureCallback(cam_handle, nullptr, OnFrameCallbackFun);if(status == GX_STATUS_SUCCESS)return true;elsereturn false;
}bool Camera::Unregister_Callback_Fun()
{GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;status = GXUnregisterCaptureCallback(cam_handle);if(status == GX_STATUS_SUCCESS)return true;elsereturn false;
}

在初始化相机的时候可以设置相机采集图像的大小

 GXSetInt(my_cam->cam_handle, GX_INT_WIDTH, 1024);GXSetInt(my_cam->cam_handle, GX_INT_HEIGHT, 768);

设置相机采集模式及触发模式，这里设置为连续采集且无触发，一旦发送开采命令，相机将连续采图，直到发送停采命令。

GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;
status = GXSetEnum(my_cam->cam_handle, GX_ENUM_ACQUISITION_MODE,GX_ACQ_MODE_CONTINUOUS);
if(GX_STATUS_SUCCESS != status)qDebug() << "set acquisition mode failed..." << status << endl;
status = GXSetEnum(my_cam->cam_handle, GX_ENUM_TRIGGER_MODE, GX_TRIGGER_MODE_OFF);
if(GX_STATUS_SUCCESS != status)qDebug() << "set trigger mode failed...." << status << endl;

至此相机参数配置完成，初始化完成。

2.2 相机采集回调函数

相机触发后进入回调函数，用户可以在这里完成不同需求。本例展示在回调函数中接收相机内存的BAYER图，通过DxRaw8toRGB24函数转换成RGB图，再转换到opencv::Mat类型的图像数据，在工作线程中通过cv::imshow显示图像。由于是连续触发，所以图片帧连续进入回调函数，我们在界面所看到的其实是视频流的形式。
因为回调函数频繁地进入，所以我将显示图片过程放在下面2.3节的工作线程中，防止在回调函数中imshow函数调用花费大量时间导致图片帧卡死。回调函数里只做相机内存和计算机内存间图像的拷贝工作。

#include "thread.h"
#include <QDebug>
#include "widget.h"int64_t nPayLoadSize;
unsigned char *pRGB24Buf;
unsigned char *pRawBuf;
cv::Mat img_buff;
cv::Mat img;
int count = 0;/*图像回调处理函数*/
void GX_STDC OnFrameCallbackFun(GX_FRAME_CALLBACK_PARAM* pFrame)
{if(pFrame->status == GX_FRAME_STATUS_SUCCESS){qDebug() << ">>>>>entered the callback fun!>>>>>";/*打印图片长宽信息*/
//        qDebug() << "width: " << pFrame->nWidth << "height" << pFrame->nHeight;memcpy(pRawBuf, pFrame->pImgBuf, pFrame->nImgSize);DxRaw8toRGB24(pRawBuf, pRGB24Buf, pFrame->nWidth,pFrame->nHeight,         RAW2RGB_NEIGHBOUR,BAYERRG, false);memcpy(img.data, pRGB24Buf, 1024*768*3);  //img为cv::Mat格式qDebug() << "frame: " << count++;  //显示已拍摄的帧数}return;
}

全局变量 *pRGB24Buf和 *pRawBuf的初始化见2.3节工作线程中。

2.3 编写采集线程

建立thread.h头文件，创建工作线程类，以及定义回调函数（回调函数中也是开启一个单独的线程进行处理，故这里将它算在线程文件中）

#include "thread.h"
#include <QDebug>
#include "widget.h"int64_t nPayLoadSize;
unsigned char *pRGB24Buf;
unsigned char *pRawBuf;cv::Mat img_buff;
cv::Mat img;
int count = 0;Start_Work::Start_Work(QObject *parent) : QThread (parent)
{my_cam = new Camera();
}Start_Work::~Start_Work()
{if(my_cam != nullptr)delete my_cam;
}void Start_Work::run()
{bool IsOk = false;IsOk = my_cam->Init_Camera();if(!IsOk)qDebug() << "init camera failed" << endl;GX_STATUS status = GX_STATUS_SUCCESS;GXSetInt(my_cam->cam_handle, GX_INT_WIDTH, 1024);GXSetInt(my_cam->cam_handle, GX_INT_HEIGHT, 768);GXGetInt(my_cam->cam_handle, GX_INT_PAYLOAD_SIZE, &nPayLoadSize);pRawBuf = new unsigned char[nPayLoadSize];pRGB24Buf = new unsigned char[1024*768*3];img.create(768, 1024, CV_8UC3);  //创建cv::MatIsOk = my_cam->Register_Callback_Fun();if(!IsOk)qDebug() << "register failed!" << endl;/*发送采集命令*/status = GXSendCommand(my_cam->cam_handle, GX_COMMAND_ACQUISITION_START);if(GX_STATUS_SUCCESS != status)qDebug() << "send command error..." << endl;qDebug() << "start_work thread going...." << endl;/*连续显示300帧图片，然后退出循环，发送停采命令*/while(1){cv::imshow("test", img);if(count == 300)break;}status = GXSendCommand(my_cam->cam_handle, GX_COMMAND_ACQUISITION_STOP);if(status == GX_STATUS_SUCCESS){IsOk = my_cam->Close_Camera();if(!IsOk)qDebug() << "close camera error!!!!" << endl;elseqDebug() << "close camera success" << endl;}/*释放内存！*/if(pRawBuf != nullptr){delete [] pRawBuf;pRawBuf = nullptr;}if(pRGB24Buf != nullptr){delete [] pRGB24Buf;pRGB24Buf = nullptr;}
}

进入300次回调函数，显示300帧图片，测试成功。

此时cv::Mat格式的图片也采集到，可以结合要求进行处理

2.4 QLabel显示图片

使用QT开发时肯定不希望用opencv的imshow来显示，将图片显示在UI界面才是正确的。接下来就来完成这件事。首先在widget.ui放置一个QLabel，然后在widget.h和widget.cpp中申明定义slot槽函数：showimage(cv::Mat)，参数是cv::Mat变量。这个函数负责在收到emit信号后在QLabel对象pic_show上显示图片。

void Widget::showimage(cv::Mat img)
{cv::cvtColor(img, img, CV_BGRA2RGB);const unsigned char *pSrc = (const unsigned char*)img.data;QImage image(pSrc, img.cols, img.rows, img.step, QImage::Format_RGB888);pix = QPixmap::fromImage(image.scaled(ui->pic_show->width(),ui->pic_show->height(),Qt::KeepAspectRatio));ui->pic_show->setPixmap(pix);ui->pic_show->show();
}

在thread.h的Start_Work类中申明信号send_image(cv::Mat)

signals:void send_image(cv::Mat);

同时在widget类的构造函数中绑定信号和槽

connect(start_thread, SIGNAL(send_image(cv::Mat)), this, SLOT(showimage(cv::Mat)),Qt::BlockingQueuedConnection);

最后一步替换2.3节中Start_Work::run()中while(1)中的内容，在循环中emit发送信号即可

 while(1)emit send_image(img);

编译运行，调试结果如下

总结

以上就是关于大恒相机的C语言SDK下的初步开发流程，我们完成了采集图片，抓取图片，转换为Opencv::Mat格式，显示图片的功能。Mat格式的图片方便利用Opencv对图像进行后续处理。
除此之外，在后续开发过程中，要注意多线程开发中对全局图片变量的加锁处理，以防止多个线程对资源的争夺，可以采用信号量的方法建立图片缓存区，保证线程之间不冲突。

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