Python调用海康威视网络相机之——python调用海康威视C++的SDK

运行环境：

Win10系统，64位，Anaconda3

python 3.5.5(基于anaconda环境)

opencv 3.4.2 （早前就已经安装了，本文不会讲如何安装）

Visual Studio 2015

硬件：DS-2CD3T56DWD-I5

相机SDK： CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64

准备工作：

之前常常采用python来读取usb摄像头，因为其语言风格易读且上手快。起先，使用rtsp流来读海康的网络相机，视频画面出现延迟卡顿的现象，如果对于实时性要求较高（起码得和网页预览效果相当的帧率）的话，用rtsp流读取的方式显得不可取，本文采用在python中调用HikVision的SDK读取IP相机的方式实现，帧率的话和网络预览效果相当。

python中调用C++形式的SDK，首先是通过swig来封装需要的库。SDK给出的C++调用相机的实现算靠谱的了，所以尝试用该方法解决摄像头卡顿，画面延迟问题。参考了一些文章，都较为零零散散，因此想自己整理下分享给大家，包含了很多自己运行中出现的bug以及解决方法，具体步骤如下：

1、海康SDK下载

下载地址：https://www.hikvision.com/cn/download_61.html

选择自己对应的系统平台版本，我这边选的是设备网络SDK_Win64 （CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64.zip文件）；解压后得到 CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64 文件夹；

该文件夹下主要是头文件和库文件。

2、安装OpenCV

我安装的是OpenCV3.4.2；（安装方式参考其他文章）

解压后的OpenCV需要将其bin路径添加到系统环境变量path下；

3、安装将Swig

Swig是用来封装库的，

下载链接：http://www.swig.org/download.html

我选择的是3.0.12这个早期版本，将其解压到如下目录：

将 E:\App_install\swigwin-3.0.12路径添加到系统环境变量path中；

4、下载boost库

下载地址：https://www.boost.org/users/download/

我选择的是 boost_1_70_0.zip （因为本文主要是将win10环境下的），将其解压到待会工程需要用的路径下即可；此处随意解压到任意路径即可，待会会将解压后的文件夹拷贝到后面要说的路径下即可~

5、下载OpenCV-swig接口文件

下载地址：https://github.com/renatoGarcia/opencv-swig

将其下载解压：

我们主要会用到其目录下lib文件夹中的文件opencv文件夹和opencv.i接口文件（下文会提到如何使用，暂且解压就行）

实现方案：

1. 使用swig编译生成python和c++数据交换需要的.py和.cxx文件

复制以下三个文件，保存到一个文件夹下，我将以下文件都放在 HicVision_python_SDK 新建文件夹下了

HKIPcamera.h

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;void init(char* ip, char* usr, char* password);
Mat getframe();
void release();

HKIPcamera.cpp

#include <opencv\cv.h>
#include <opencv\highgui.h>
#include <opencv2\opencv.hpp>
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include "HCNetSDK.h"
#include "plaympeg4.h"#define USECOLOR 1using namespace cv;
using namespace std;//--------------------------------------------
int iPicNum = 0;//Set channel NO.
LONG nPort = -1;
HWND hWnd = NULL;
CRITICAL_SECTION g_cs_frameList;
list<Mat> g_frameList;
LONG lUserID;
NET_DVR_DEVICEINFO_V30 struDeviceInfo;
HANDLE hThread;
LONG lRealPlayHandle = -1;void yv12toYUV(char *outYuv, char *inYv12, int width, int height, int widthStep)
{int col, row;unsigned int Y, U, V;int tmp;int idx;for (row = 0; row < height; row++){idx = row * widthStep;int rowptr = row * width;for (col = 0; col < width; col++){tmp = (row / 2)*(width / 2) + (col / 2);Y = (unsigned int)inYv12[row*width + col];U = (unsigned int)inYv12[width*height + width * height / 4 + tmp];V = (unsigned int)inYv12[width*height + tmp];outYuv[idx + col * 3] = Y;outYuv[idx + col * 3 + 1] = U;outYuv[idx + col * 3 + 2] = V;}}
}//解码回调 视频为YUV数据(YV12)，音频为PCM数据
void CALLBACK DecCBFun(long nPort, char * pBuf, long nSize, FRAME_INFO * pFrameInfo, long nReserved1, long nReserved2)
{long lFrameType = pFrameInfo->nType;if (lFrameType == T_YV12){
#if USECOLOR//int start = clock();static IplImage* pImgYCrCb = cvCreateImage(cvSize(pFrameInfo->nWidth, pFrameInfo->nHeight), 8, 3);//得到图像的Y分量  yv12toYUV(pImgYCrCb->imageData, pBuf, pFrameInfo->nWidth, pFrameInfo->nHeight, pImgYCrCb->widthStep);//得到全部RGB图像static IplImage* pImg = cvCreateImage(cvSize(pFrameInfo->nWidth, pFrameInfo->nHeight), 8, 3);cvCvtColor(pImgYCrCb, pImg, CV_YCrCb2RGB);//int end = clock();
#elsestatic IplImage* pImg = cvCreateImage(cvSize(pFrameInfo->nWidth, pFrameInfo->nHeight), 8, 1);memcpy(pImg->imageData, pBuf, pFrameInfo->nWidth*pFrameInfo->nHeight);
#endifEnterCriticalSection(&g_cs_frameList);//g_frameList.push_back(pImg);g_frameList.push_back(cv::cvarrToMat(pImg));LeaveCriticalSection(&g_cs_frameList);
}///实时流回调
void CALLBACK fRealDataCallBack(LONG lRealHandle, DWORD dwDataType, BYTE *pBuffer, DWORD dwBufSize, void *pUser)
{DWORD dRet;switch (dwDataType){case NET_DVR_SYSHEAD:    //系统头if (!PlayM4_GetPort(&nPort)) //获取播放库未使用的通道号{break;}if (dwBufSize > 0){if (!PlayM4_OpenStream(nPort, pBuffer, dwBufSize, 1024 * 1024)){dRet = PlayM4_GetLastError(nPort);break;}//设置解码回调函数 只解码不显示if (!PlayM4_SetDecCallBack(nPort, DecCBFun)){dRet = PlayM4_GetLastError(nPort);break;}//打开视频解码if (!PlayM4_Play(nPort, hWnd)){dRet = PlayM4_GetLastError(nPort);break;}}break;case NET_DVR_STREAMDATA:   //码流数据if (dwBufSize > 0 && nPort != -1){BOOL inData = PlayM4_InputData(nPort, pBuffer, dwBufSize);while (!inData){Sleep(10);inData = PlayM4_InputData(nPort, pBuffer, dwBufSize);OutputDebugString(L"PlayM4_InputData failed \n");}}break;}
}void CALLBACK g_ExceptionCallBack(DWORD dwType, LONG lUserID, LONG lHandle, void *pUser)
{char tempbuf[256] = { 0 };switch (dwType){case EXCEPTION_RECONNECT:    //预览时重连printf("----------reconnect--------%d\n", time(NULL));break;default:break;}
}bool OpenCamera(char* ip, char* usr, char* password)
{lUserID = NET_DVR_Login_V30(ip, 8000, usr, password, &struDeviceInfo);if (lUserID == 0){cout << "Log in success!" << endl;return TRUE;}else{printf("Login error, %d\n", NET_DVR_GetLastError());NET_DVR_Cleanup();return FALSE;}
}
DWORD WINAPI ReadCamera(LPVOID IpParameter)
{//---------------------------------------//设置异常消息回调函数NET_DVR_SetExceptionCallBack_V30(0, NULL, g_ExceptionCallBack, NULL);//cvNamedWindow("Mywindow", 0);//cvNamedWindow("IPCamera", 0);//HWND  h = (HWND)cvGetWindowHandle("Mywindow");//h = cvNamedWindow("IPCamera");//---------------------------------------//启动预览并设置回调数据流 NET_DVR_CLIENTINFO ClientInfo;ClientInfo.lChannel = 1;        //Channel number 设备通道号ClientInfo.hPlayWnd = NULL;     //窗口为空，设备SDK不解码只取流ClientInfo.lLinkMode = 1;       //Main StreamClientInfo.sMultiCastIP = NULL;LONG lRealPlayHandle;lRealPlayHandle = NET_DVR_RealPlay_V30(lUserID, &ClientInfo, fRealDataCallBack, NULL, TRUE);if (lRealPlayHandle < 0){printf("NET_DVR_RealPlay_V30 failed! Error number: %d\n", NET_DVR_GetLastError());return -1;}elsecout << "码流回调成功！" << endl;Sleep(-1);if (!NET_DVR_StopRealPlay(lRealPlayHandle)){printf("NET_DVR_StopRealPlay error! Error number: %d\n", NET_DVR_GetLastError());return 0;}NET_DVR_Logout(lUserID);NET_DVR_Cleanup();return 0;
}void init(char* ip, char* usr, char* password) {//HANDLE hThread;//LPDWORD threadID;//---------------------------------------// 初始化NET_DVR_Init();//设置连接时间与重连时间NET_DVR_SetConnectTime(2000, 1);NET_DVR_SetReconnect(10000, true);OpenCamera(ip, usr, password);InitializeCriticalSection(&g_cs_frameList);hThread = ::CreateThread(NULL, 0, ReadCamera, NULL, 0, 0);
}Mat getframe() {Mat frame1;EnterCriticalSection(&g_cs_frameList);while (!g_frameList.size()) {LeaveCriticalSection(&g_cs_frameList);EnterCriticalSection(&g_cs_frameList);}list<Mat>::iterator it;it = g_frameList.end();it--;Mat dbgframe = (*(it));(*g_frameList.begin()).copyTo(frame1);frame1 = dbgframe;g_frameList.pop_front();//imshow("camera", frame1);//waitKey(1);g_frameList.clear();   // 丢掉旧的帧LeaveCriticalSection(&g_cs_frameList);return(frame1);
}void release() {::CloseHandle(hThread);NET_DVR_StopRealPlay(lRealPlayHandle);//关闭预览NET_DVR_Logout(lUserID);//注销用户NET_DVR_Cleanup();
}

HKIPcamera.i

/*  Example of wrapping a C function that takes a C double array as input using*  numpy typemaps for SWIG. */
%module HKIPcamera
%include <opencv/mat.i>
%cv_mat__instantiate_defaults
%header %{/*  Includes the header in the wrapper code */#include "HKIPcamera.h"
%}%include "HKIPcamera.h"

将上面提及的opencv-swig-master\lib下的opencv文件夹和opencv.i 这两个文件复制到 HicVision_python_SDK文件夹下，然后将解压的boost_1_70_0文件夹也一并拷贝到这个目录下了（其中test文件夹我也一并拷贝过来了，不确定有没有用到，理论上用不上，放着不管了~）

使用如下指令：

E:\Win32-MFC-Projects\HicVision_python_SDK>swig -IE:/App_install/opencv3_4_2/opencv/build/include -python -c++ HKIPcamera.i

需要你cmd切到HicVision_python_SDK 这个文件夹下，然后用上面的指令，指定你opencv安装的头文件路径，会生成上图所示的HKIPcamera_wrap.cxx 和 HKIPcamera.py 两个文件（下文用到）；

2、修改海康SDK下的plaympeg4.h文件

该文件在CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64 \ include 目录下：

extern "C" __declspec(dllexport)的"C"和__之间需要增加空格，否则会导致编译报错。即：

3、用VS2015编译生成动态链接库文件

新建win32控制台应用工程，取消选择"安全开发生命周期（SDL）检测"；

应用程序设置页参考如下：

在资源方案管理器页将如下图所示的文件导入，即将上文提到的生成的文件拷贝到项目中（我这边起名为HKIPcamera项目名，建议一致）；

我编译的平台是release x64下的，因此将配置该平台环境的属性页

其中VC++目录->包含目录中添加如下头文件路径：（请根据实际安装位置补全其全路径名称，我这边省去了安装路径名了~）

Anaconda3\include
Anaconda3\Lib\site-packages\numpy\core\include
HicVision_python_SDK\boost_1_70_0
CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64\include
opencv3_4_2\opencv\build\include\opencv2
opencv3_4_2\opencv\build\include\opencv
opencv3_4_2\opencv\build\include

其中VC++目录->库目录中添加如下库的路径：（自行补全实际安装全路径名）

Anaconda3\libs
HicVision_python_SDK\boost_1_70_0\libs
CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64\lib
CH-HCNetSDKV6.0.2.35_build20190411_Win64\lib\HCNetSDKCom
opencv3_4_2\opencv\build\x64\vc14\lib

预处理器->预处理器定义中内容如下：

WIN32
NDEBUG
_CONSULE
_CRT_SECURE_NO_WARNINGS

且在通用属性->常规->字符集中选择使用多字节字符集（这个依据实际错误情况来修改，我是遇到这方面的问题，此处仅做补充）

C/C++->代码生成->运行库选的是多线程DLL（/MD）

链接器->输入->附加依赖项中添加： opencv_world342.lib （release下是这个，debug下需要改为opencv_world342d.lib）

HCNetSDK.lib
GdiPlus.lib
HCAlarm.lib
HCCore.lib
HCGeneralCfgMgr.lib
HCPreview.lib
PlayCtrl.lib

完成以上步骤后，右键工程项目名选择生成，之后会在工程x64文件夹下的Release文件夹下生成.dll和.lib文件如下（红色）：

复制一份 HKIPcamera.dll 文件并重命名为 _HKIPcamera.pyd到该目录下，并将海康SDK中的 HCNetSDKCom 文件夹拷贝过来（这个步骤很重要！！！！），以及将上文中用swig生成的HKIPcamera.py 也复制过来（如上图蓝色）

最后编写了个test.py也放在上图目录下，其内容如下（主要用来检测是否编译成功了）：

import HKIPcamera
import time
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import cv2ip = str('10.167.93.111')  # 摄像头IP地址，要和本机IP在同一局域网
name = str('admin')       # 管理员用户名
pw = str('abcd1234')        # 管理员密码
HKIPcamera.init(ip, name, pw)
# HKIPcamera.getfram()
#for i in range(100):
while(True):t = time.time()fram = HKIPcamera.getframe()t2 = time.time()cv2.imshow('123', np.array(fram))cv2.waitKey(1)print(t2-t)time.sleep(0.1)
HKIPcamera.release()
time.sleep(5)
HKIPcamera.init(ip, name, pw)

在anaconda的prompt控制台下运行该test.py，会看到python调用SDK的实时画面，其延迟性同网页预览版差不多。但比rtsp流读取的效果好很多~

至此成功！