一种在 Python 中实现更快 OpenCV 视频流的多线程方法

您所在的位置:网站首页 python多进程读取同一个文件 一种在 Python 中实现更快 OpenCV 视频流的多线程方法

一种在 Python 中实现更快 OpenCV 视频流的多线程方法

2023-11-25 12:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

e65c17077560cdad5e035db137dad9ba.png

概述

在本文中,我们将看到两个没有多线程的 Python 代码示例,用于从摄像头读取视频帧。我们将看到使用/不使用多线程获得的 FPS 的差异。

什么是多线程?

线程是进程中的一个执行单元。多线程是指通过在线程之间快速切换对 CPU 的控制(称为上下文切换)来并发执行多个线程。在我们的示例中,我们将看到多线程通过提高 FPS(每秒帧数)实现更快的实时视频处理。

Python中的线程基础

以下代码片段显示了如何使用python 中的threading模块创建线程:

# importing the threading module  import threading  # importing the time module  import time # Function to print "Hello", however, the function sleeps # for 2 seconds at the 11th iteration def print_hello():    for i in range(20):     if i == 10:       time.sleep(2)     print("Hello") # Function to print numbers till a given number def print_numbers(num):    for i in range(num+1):     print(i) # Creating the threads. Target is set to the name of the # function that neeeds to be executed inside the thread and # args are the arguments to be supplied to the function that # needs to be executed. print("Greetings from the main thread.") thread1 = threading.Thread(target = print_hello, args = ()) thread2 = threading.Thread(target = print_numbers, args = (10,))   # Starting the two threads thread1.start()  thread2.start()  print("It's the main thread again!")

让我们通过跟踪代码的执行来尝试理解输出:

主线程执行。打印“Greetings from the main thread”,创建thread1和thread2并启动线程。

发生上下文切换,开始执行thread1。

在前十次迭代之后,thread1进入睡眠状态,thread2开始执行,在下一次上下文切换之前完成。

现在,主线程获得了 CPU 的控制权并打印出“It’s the main thread again!”

另一个上下文切换发生,thread2恢复执行并完成。

由于主线程没有更多指令要执行,因此程序终止。

使用thread.join()

如果需要阻塞主线程,直到thread1和thread2完成执行,该怎么办?

thread.join()会派上用场,因为它会阻塞调用线程,直到调用其 join() 方法的线程终止:

# importing the threading module  import threading  # importing the time module  import time # Function to print "Hello", however, the function sleeps # for 2 seconds at the 11th iteration def print_hello():    for i in range(20):     if i == 10:       time.sleep(2)     print("Hello") # Function to print numbers till a given number def print_numbers(num):    for i in range(num+1):     print(i) # Creating the threads. Target is set to the name of the # function that neeeds to be executed inside the thread and # args are the arguments to be supplied to the function that # needs to be executed. print("Greetings from the main thread.") thread1 = threading.Thread(target = print_hello, args = ()) thread2 = threading.Thread(target = print_numbers, args = (10,))   # Starting the two threads thread1.start()  thread2.start()  thread1.join() thread2.join() print("It's the main thread again!") print("Threads 1 and 2 have finished executing.") 原因多线程有助于更快的处理

视频处理代码分为两部分:从摄像头读取下一个可用帧并对帧进行视频处理,例如运行深度学习模型进行人脸识别等。

读取下一帧并在没有多线程的程序中按顺序进行处理。程序等待下一帧可用,然后再对其进行必要的处理。读取帧所需的时间主要与请求、等待和将下一个视频帧从相机传输到内存所需的时间有关。对视频帧进行计算所花费的时间,无论是在 CPU 还是 GPU 上,占据了视频处理所花费的大部分时间。

在具有多线程的程序中,读取下一帧并处理它不需要是顺序的。当一个线程执行读取下一帧的任务时,主线程可以使用 CPU 或 GPU 来处理最后读取的帧。这样,通过重叠两个任务,可以减少读取和处理帧的总时间。

OpenCV 代码——没有多线程 # importing required libraries  import cv2  import time # opening video capture stream vcap = cv2.VideoCapture(0) if vcap.isOpened() is False :     print("[Exiting]: Error accessing webcam stream.")     exit(0) fps_input_stream = int(vcap.get(5)) print("FPS of webcam hardware/input stream: {}".format(fps_input_stream)) grabbed, frame = vcap.read() # reading single frame for initialization/ hardware warm-up # processing frames in input stream num_frames_processed = 0  start = time.time() while True :     grabbed, frame = vcap.read()     if grabbed is False :         print('[Exiting] No more frames to read')         break # adding a delay for simulating time taken for processing a frame      delay = 0.03 # delay value in seconds. so, delay=1 is equivalent to 1 second      time.sleep(delay)      num_frames_processed += 1 cv2.imshow('frame' , frame)     key = cv2.waitKey(1)     if key == ord('q'):         break end = time.time() # printing time elapsed and fps  elapsed = end-start fps = num_frames_processed/elapsed  print("FPS: {} , Elapsed Time: {} , Frames Processed: {}".format(fps, elapsed, num_frames_processed)) # releasing input stream , closing all windows  vcap.release() cv2.destroyAllWindows() OpenCV 代码——多线程 # importing required libraries  import cv2  import time  from threading import Thread # library for implementing multi-threaded processing # defining a helper class for implementing multi-threaded processing  class WebcamStream :     def __init__(self, stream_id=0):         self.stream_id = stream_id   # default is 0 for primary camera                   # opening video capture stream          self.vcap      = cv2.VideoCapture(self.stream_id)         if self.vcap.isOpened() is False :             print("[Exiting]: Error accessing webcam stream.")             exit(0)         fps_input_stream = int(self.vcap.get(5))         print("FPS of webcam hardware/input stream: {}".format(fps_input_stream))                      # reading a single frame from vcap stream for initializing          self.grabbed , self.frame = self.vcap.read()         if self.grabbed is False :             print('[Exiting] No more frames to read')             exit(0) # self.stopped is set to False when frames are being read from self.vcap stream          self.stopped = True # reference to the thread for reading next available frame from input stream          self.t = Thread(target=self.update, args=())         self.t.daemon = True # daemon threads keep running in the background while the program is executing               # method for starting the thread for grabbing next available frame in input stream      def start(self):         self.stopped = False         self.t.start() # method for reading next frame      def update(self):         while True :             if self.stopped is True :                 break             self.grabbed , self.frame = self.vcap.read()             if self.grabbed is False :                 print('[Exiting] No more frames to read')                 self.stopped = True                 break          self.vcap.release() # method for returning latest read frame      def read(self):         return self.frame # method called to stop reading frames      def stop(self):         self.stopped = True # initializing and starting multi-threaded webcam capture input stream  webcam_stream = WebcamStream(stream_id=0) #  stream_id = 0 is for primary camera  webcam_stream.start() # processing frames in input stream num_frames_processed = 0  start = time.time() while True :     if webcam_stream.stopped is True :         break     else :         frame = webcam_stream.read() # adding a delay for simulating time taken for processing a frame      delay = 0.03 # delay value in seconds. so, delay=1 is equivalent to 1 second      time.sleep(delay)      num_frames_processed += 1 cv2.imshow('frame' , frame)     key = cv2.waitKey(1)     if key == ord('q'):         break end = time.time() webcam_stream.stop() # stop the webcam stream # printing time elapsed and fps  elapsed = end-start fps = num_frames_processed/elapsed  print("FPS: {} , Elapsed Time: {} , Frames Processed: {}".format(fps, elapsed, num_frames_processed)) # closing all windows  cv2.destroyAllWindows() 下载所有代码

https://github.com/SihabSahariar/Multi-threading-OpenCV-

资源

https://stackoverflow.com/questions/55099413/python-opencv-streaming-from-camera-multithreading-timestamps

https://stackoverflow.com/questions/55828451/video-streaming-from-ip-camera-in-python-using-opencv-cv2-videocapture

https://stackoverflow.com/questions/58592291/how-to-capture-multiple-camera-streams-with-opencv

https://stackoverflow.com/questions/58293187/opencv-real-time-streaming-video-capture-is-slow-how-to-drop-frames-or-get-sync

https://stackoverflow.com/questions/55141315/storing-rtsp-stream-as-video-file-with-opencv-videowriter

https://stackoverflow.com/questions/29317262/opencv-video-saving-in-python/71624807#71624807

https://stackoverflow.com/questions/72120491/python-opencv-multiprocessing-cv2-videocapture-mp4

参考

https://github.com/PyImageSearch/imutils/tree/master/imutils/video

https://www.pyimagesearch.com/2015/12/21/increasing-webcam-fps-with-python-and-opencv/

https://forum.opencv.org/t/videocapture-opens-video-sources-by-multi-thread/8045

☆ END ☆

如果看到这里,说明你喜欢这篇文章,请转发、点赞。微信搜索「uncle_pn」,欢迎添加小编微信「 woshicver」,每日朋友圈更新一篇高质量博文。

↓扫描二维码添加小编↓

890f36c879949f453b110b6885e2b9a2.jpeg



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3