如何在 Python 中使用 tcp 套接字发送和接收网络摄像头流？

Question

我正在尝试重新创建 this project。我拥有的是服务器（我的计算机）和客户端（我的树莓派）。与原始项目不同的是，我正在尝试使用简单的网络摄像头而不是树莓派相机将图像从我的 rpi 流式传输到服务器。我知道我必须：

1. 从摄像头获取 opencv 图像帧。
2. 将帧（一个 numpy 数组）转换为字节。
3. 将字节从客户端传输到服务器。
4. 将字节转换回帧和视图。

示例将不胜感激。

self_driver.py

import SocketServer
import threading
import numpy as np
import cv2
import sys


ultrasonic_data = None

#BaseRequestHandler is used to process incoming requests
class UltrasonicHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):

    data = " "

    def handle(self):

        while self.data:
            self.data = self.request.recv(1024)
            ultrasonic_data = float(self.data.split('.')[0])
            print(ultrasonic_data)


#VideoStreamHandler uses streams which are file-like objects for communication
class VideoStreamHandler(SocketServer.StreamRequestHandler):

    def handle(self):
        stream_bytes = b''

        try:
            stream_bytes += self.rfile.read(1024)
            image = np.frombuffer(stream_bytes, dtype="B")
            print(image.shape)
            cv2.imshow('F', image)
            cv2.waitKey(0)

        finally:
            cv2.destroyAllWindows()
            sys.exit()


class Self_Driver_Server:

    def __init__(self, host, portUS, portCam):
        self.host = host
        self.portUS = portUS
        self.portCam = portCam

    def startUltrasonicServer(self):
        # Create the Ultrasonic server, binding to localhost on port 50001
        server = SocketServer.TCPServer((self.host, self.portUS), UltrasonicHandler)
        server.serve_forever()

    def startVideoServer(self):
        # Create the video server, binding to localhost on port 50002
        server = SocketServer.TCPServer((self.host, self.portCam), VideoStreamHandler)
        server.serve_forever()

    def start(self):
        ultrasonic_thread = threading.Thread(target=self.startUltrasonicServer)
        ultrasonic_thread.daemon = True
        ultrasonic_thread.start()
        self.startVideoServer()


if __name__ == "__main__":

    #From SocketServer documentation
    HOST, PORTUS, PORTCAM = '192.168.0.18', 50001, 50002
    sdc = Self_Driver_Server(HOST, PORTUS, PORTCAM)

    sdc.start()

video_client.py

import socket
import time
import cv2


client_sock = socket.socket()
client_sock.connect(('192.168.0.18', 50002))
#We are going to 'write' to a file in 'binary' mode
conn = client_sock.makefile('wb')

try:
    cap = cv2.VideoCapture(0)
    cap.set(cv2.cv.CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH,320)
    cap.set(cv2.cv.CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT,240)

    start = time.time()

    while(cap.isOpened()):
        conn.flush()
        ret, frame = cap.read()
        byteImage = frame.tobytes()
        conn.write(byteImage)


finally:
    finish = time.time()
    cap.release()
    client_sock.close()
    conn.close()

Answer 1

您不能只将每个接收到的 1-1024 字节缓冲区显示为图像；您必须将它们连接起来，并且仅在缓冲区完成时才显示图像。

如果您知道，带外，您的图像将是固定数量的字节，您可以执行以下操作：

IMAGE_SIZE = 320*240*3

def handle(self):
    stream_bytes = b''

    try:
        stream_bytes += self.rfile.read(1024)
        while len(stream_bytes) >= IMAGE_SIZE:
            image = np.frombuffer(stream_bytes[:IMAGE_SIZE], dtype="B")
            stream_bytes = stream_bytes[IMAGE_SIZE:]
            print(image.shape)
            cv2.imshow('F', image)
            cv2.waitKey(0)
    finally:
        cv2.destroyAllWindows()
        sys.exit()

如果您不知道，则必须添加某种帧协议，例如在每帧之前将帧大小作为 uint32 发送，这样服务器就可以知道每帧要接收多少字节。

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接下来，如果您只是发送原始字节，没有任何 dtype 或 shape 或 order 信息，则需要将 dtype 和 shape 信息嵌入到服务器中。如果您知道它应该是特定形状的 C 顺序字节，您可以手动执行此操作：

image = np.frombuffer(stream_bytes, dtype="B").reshape(320, 240, 3)

...但如果没有，您也必须将该信息作为框架协议的一部分发送。

或者，您可以将缓冲区的pickle.dumps 和pickle.loads 发送到另一侧，或者将np.save 发送到BytesIO 和np.load 结果。无论哪种方式，这都包括 dtype、shape、order 和 stride 信息以及原始字节，因此您不必担心。

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下一个问题是，您一显示一张图片就退出了。这真的是你想要的吗？如果不是……就不要那样做。

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但这只会引发另一个问题。你真的想用cv.waitKey 阻止整个服务器吗？您的客户正在捕获图像并尽可能快地发送它们；当然，您要么想让服务器在它们到达时立即显示它们，要么更改设计以便客户端仅按需发送帧。否则，您只会得到一堆几乎相同的帧，然后在客户端被阻塞时会出现数秒长的间隙，等待您耗尽缓冲区，然后重复。