python海康工业海康摄像头python

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laojean 2024-01-06 23:13:33

文章标签 python海康工业海康威视SDK python swig #include 文章分类 Python 后端开发

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）

python海康工业海康摄像头python_#include

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：

python海康工业海康摄像头python_海康威视SDK_02

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：

python海康工业海康摄像头python_swig_03

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）

python海康工业海康摄像头python_海康威视SDK_04

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 1

using 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();
#else
		static IplImage* pImg = cvCreateImage(cvSize(pFrameInfo->nWidth, pFrameInfo->nHeight), 8, 1);
		memcpy(pImg->imageData, pBuf, pFrameInfo->nWidth*pFrameInfo->nHeight);
#endif

		EnterCriticalSection(&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 Stream
	ClientInfo.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;
	}
	else
		cout << "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~）

python海康工业海康摄像头python_#include_05

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

HKIPcamera_wrap.cxx 和 HKIPcamera.py

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：

python海康工业海康摄像头python_swig_06

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：

python海康工业海康摄像头python_海康威视SDK_07

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：

python海康工业海康摄像头python_swig_08

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）；

python海康工业海康摄像头python_python海康工业_09

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

python海康工业海康摄像头python_python_10

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

python海康工业海康摄像头python_swig_11

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）：

python海康工业海康摄像头python_python_12

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 cv2


ip = 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！