基于q的视频记录系统设计与实现

基于q的视频记录系统设计与实现

pald图像记录系统方案设计随着信息技术的快速发展，视频录音系统在交通监控、数字摄影、机器人视觉、军事国防等领域具有广阔的发展前景。本文的视频记录系统,用于记录飞行器的运动轨迹,采集存储飞行器运动过程中所需的飞行数据,当飞行器落地后,读取并分析存储数据,将数据还原成图像及视频,以供研究利用。本文针对这一视频记录系统开发应用程序,结合TCP/IP协议,实现通过网口读取视频记录系统摄像头采集到的数据,将数据转换为PAL_D制式图像实时显示在图形用户界面窗体上,并保存成AVI视频文件。并且根据实际应用情况,实现帧率可调的、用于播放视频流数据的视频播放器功能。1图形用户界面设计视频记录系统的硬件和软件结构如图1所示。硬件主要由五部分组成:一是摄像头,负责采集原始视频流数据;二是AD采集芯片,负责将模拟视频信号转为数字视频信号;三是FPGA芯片,负责数字视频信号的存储转发;四是存储,负责图像数据的存储;五是网络芯片,负责上传图像数据。软件部分是在Windows系统采用Qt软件开发的图形用户界面应用程序。本文将着重阐述该应用程序2应用程序的关键技术本文应用程序以OpenCV库和QT库为核心,负责处理视频数据与图像显示。2.1cos操作系统OpenCV是一个基于BSD许可(开源)发行的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、Windows、Android和MacOS操作系统上。它轻量级而且高效,由一系列C函数和少量C++类构成,同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口,实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。OpenCV可以与英特尔公司所开发的图形处理库IPL兼容,所以它能够高效而充分地运行在Intel处理器上,主要用于对图像进行高级处理,例如特征检测与跟踪、运动分析3D重建、结构分析、物体跟踪、模式识别等。2.2基于pp的高效工具QT是跨平台的C++图形用户界面工具。由于QT采用面向对象开发,具有跨多平台、界面设计美观等特点,因此得到广泛应用。QtCreator是一个用于Qt开发的轻量级跨平台集成开发环境,包含了一套用于创建和测试基于Qt应用程序的高效工具。QtCreator能够跨平台运行,支持的系统包括Linux、MacOSX以及Windows,它可以使开发人员能够利用Qt这个应用程序框架更加快速及轻易地完成开发任务。本文应用程序在Windows平台下使用QtCreator进行开发。Qt的核心机制是信号和槽机制,是完成任意两个Qt对象之间的通信机制。其中,信号会在某个特定情况或动作下被触发,槽是等同于接收并处理信号的函数。每个Qt对象都包含若干个预定义的信号和若干个预定义的槽,当某个特定事件发生时,一个信号被发送,与信号相关联的槽则会响应信号并完成响应的处理3应用方案来执行3.1网络数据处理本应用程序主线程承担用户交互的重任,为了提高程序的响应速度,防止界面冻结而影响用户的正常操作,采用Qt多线程设计,子线程负责TCP/IP网络数据传输和视频数据处理,主线程负责用户操作、图像显示及视频文件保存。在Qt应用程序中QThread类提供了创建一个新线程的方法,新建一个线程,只需继承QThread类并重写它的run()函数,当调用start()函数时就会调用重载的run()函数。本应用程序中,子线程用于通过TCP/IP网络周期性获取单帧图像数据,并将接收到的图像数据进行视频数据转换,通过emit发送图像到主线程进行界面显示和AVI视频文件保存。3.2qpt适应cp使用本应用程序采用TCP协议实现Socket通信。TCP是一种可靠的、面向连接、面向数据流的传输协议,为应用程序提供可靠的通信连接,从而确保视频数据的有效传输。TCP协议的程序使用的是客户端/服务器模式,在Qt中提供了QTcpSocket类来编写客户端程序,使用QTcpServer类编写服务器端程序。在本应用程序中,采用QTcpSocket类实现客户端程序的编写。QTcpSocket通过器父类QAbstractSocket继承了QIODevice,因此它可以通过使用QTextStream和QDataStream来进行读取和写入,使用起来非常方便。QTcpSocket类因为继承自QAbstractSocket,所以如果不采取一些措施的话,就处于非阻塞方式,而它的好处就是可以在一个线程中实现多路tcp连接。本应用中需要命令和数据两路tcp连接,所以适合采用QTcpSocket类。在数据传输过程中采用waitForReadyRead()函数来实现网络的阻塞处理。3.3图像背景转换视频格式转换关键代码:根据视频记录系统的实际应用情况,摄像头采集到的图像为8位的灰度图像,图像存储将8位灰度图像转化成Colormap,Qt中仅有按照索引的8位位图,还需要添加ColorTable颜色表。QImage中定义ColorTable的原型为:voidQImage::setColorTable(constQVector<QRgb>colors),因为灰度值分别对应RGB相同的分布,因此颜色表ColorTable取vector(0-255)对应为qRGB(i,i,i),i在0~255之间。采用OpenCV将灰度图像保存成AVI视频文件,OpenCV的cvWriteFrame函数可将图像按帧写入到视频文件写入器中,函数的原型为cvWriteFrame(CvVideoWriter*writer,constIplImage*image),所以需要先将8bit灰度图像转换后的Colormap再转换为IplImage格式,转换的关键代码如下:IplImage*iplImg=cvCreateImage(cvSize(img.width(),img.height()),IPL_DEPTH_8U,1);最后使用cvWriteFrame函数将图片转换为视频流格式进行保存4读取视频记录的图像在PC机上运行该应用程序,通过网口与视频记录系统进行连接,确认网络连接正确后,点击开始采集按钮,读取视频记录系统的图像数据。图2为实验室环境下的实测图。5实验结果和分析本文在Windows平台下,结合Qt5和OpenCV图形处理库,采用多线程编程方法,实现了某视频记录系统的上位机软件设计。实验证明,该应用程序工作稳定、数据准确可靠,已