UDP实时图像传输

2024-06-14 11:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

〇、写在前面

首先问个问题，为什么要用UDP传输图像，而不是TCP？

TCP是我们经常使用的通信协议，从认识它的第一天起，就应该知道，它非常稳，丢包率超低。但是一切都有双面性，稳定会影响传输的速度。与TCP不同，UDP没有反复确认这个环节，发送端向一个接收端甩一个数据包，不管接收端有没有接收到，所以相较于TCP，其丢包率比较大，但是它的速度就快多了。针对图像传输这种耗时但是不追求准确性的任务，采用UDP是再合适不过的了。目前许多网络直播都采用UDP来传输图像。

接下来描述一下主要内容，使用C#窗体在两台PC上分别创建一个图像发送端和一个图像接收端，发送端采集摄像头图像，压缩为JPEG格式后使用UDP发送至接收端，接收端接收图像并进行显示。在这里插入图片描述所以本项目主要有以下两部分：  图像发送端的搭建  图像接收端的搭建

另外这个项目还会用到TCP来确认双方是否都在线，如果接收方还没准备好，发送方就开始发图像了，那就是在做无用功了（虽然对这个项目来说影响不大）。具体的做法就是主机A（发送端）作为TCP服务端，创建一个套接字，绑定一个IP和端口Port，开启监听。主机B作为TCP客户端，连接到主机A创建的服务端。连接后，主机A打开摄像头，并开始向主机B发送图像。在这里插入图片描述 TCP服务端（主机A）：

Thread threadWatch = null; //负责监听客户端的线程 Socket socketWatch = null; //负责监听客户端的套接字 /****创建套接字*****/ //定义一个套接字用于监听客户端发来的信息包含3个参数(IP4寻址协议,流式连接,TCP协议) socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); //服务端发送信息需要1个IP地址和端口号 IPAddress ipaddress = IPAddress.Parse(this.comboBox1.Text.Trim()); //获取文本框输入的IP地址 //将IP地址和端口号绑定到网络节点endpoint上 IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(ipaddress, int.Parse(this.comboBox2.Text.Trim())); //获取文本框上输入的端口号 //监听绑定的网络节点 socketWatch.Bind(endpoint); //将套接字的监听队列长度限制为20 socketWatch.Listen(20); //创建一个监听线程 threadWatch = new Thread(WatchConnecting); //将窗体线程设置为与后台同步 threadWatch.IsBackground = true; //启动线程 threadWatch.Start(); /****监听客户端发来的请求*****/ //创建一个负责和客户端通信的套接字 Socket socConnection = null; private void WatchConnecting() { while (true) //持续不断监听客户端发来的请求 { socConnection = socketWatch.Accept(); } }

TCP客户端（主机B）：

private void startBtn_Click(object sender, EventArgs e) { //Parse：将一个字符串的ip地址转换成一个IPAddress对象 IPAddress ipaddress = IPAddress.Parse(comboBox1.Text); EndPoint point = new IPEndPoint(ipaddress, int.Parse(comboBox2.Text)); Thread connect = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Connect)); connect.Start(point); } //连接线程 private static void Connect(object point) { try { Socket tcpClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); tcpClient.Connect((EndPoint)point);//通过IP和端口号来定位一个所要连接的服务器端 } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } }

最后，两个项目都是用VS2017生成的，.NET框架为4.7.1. 接下来进入正文

一、图像发送端的搭建

首先需要获取摄像头图像，这里使用EmguCV来获取图像以及转码。

点击工具->NuGet包管理器->管理解决方案的NuGet程序包，在浏览那一栏查找Emgu.cv，选择第一个，在右侧选择要安装EmguCV的项目，点击安装即可。在这里插入图片描述因为这个项目只用到了EmguCV的读取摄像头功能，就不再赘述了，如果还想深入了解EmguCV，欢迎交流

EmguCV就这样安装好了。然后就可以调用EmguCV中的函数获取摄像头数据了

private VideoCapture capture = new VideoCapture(); Mat currentImage = capture.QueryFrame();

currentImage就是获取的摄像头图像，默认尺寸是640*480，可以通过以下代码更改设置

capture.SetCaptureProperty(CapProp.FrameWidth, 720); capture.SetCaptureProperty(CapProp.FrameHeight, 1280);

接下来将图像转化成UDP发送的byte[]格式。一个UDP数据包只能发送64k字节数据，也就是65536字节，但是一帧图片就有640x480x3=921600byte=900k字节，所以需要进行图像压缩，这里采用jpeg压缩格式。

Image img = currentImage.ToImage(); byte[] bytes = img.ToJpegData(80);

最后使用UDP进行发送。

UdpClient udpClient = new UdpClient(); //接收端绑定的IPAddress、端口号 IPAddress ipaddress = IPAddress.Parse("10.128.14.249"); IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(ipaddress, int.Parse(this.comboBox2.Text.Trim())); udpClient.Send(bytes, bytes.Length, endpoint); udpClient.Close(); 二、图像接收端的搭建

在设计面板上添加一个PictureBox控件，用来显示接收到的图像，添加一个Button，用来建立和发送端的连接。

接下来创建一个UDP的套接字，绑定本地IPv4地址，

Socket udpServer = null; //创建套接字 udpServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); //绑定IP和端口 udpServer.Bind(new IPEndPoint(GetLocalIPv4Address(), 8090)); //开启接收数据线程 new Thread(ReceiveMessage) { IsBackground = true }.Start();

如果不知道本地IPv4地址，可以使用以下函数自动获取，这样也可以避免以后IPv4地址改变而报错

public IPAddress GetLocalIPv4Address() { IPAddress localIpv4 = null; //获取本机所有的IP地址列表 IPAddress[] IpList = Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName()); //循环遍历所有IP地址 foreach (IPAddress IP in IpList) { //判断是否是IPv4地址 if (IP.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork) { localIpv4 = IP; } else { continue; } } return localIpv4; }

最后就可以开始接收图像了

void ReceiveMessage() { while (true) { EndPoint remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0); //设置一个64k的字节数组作为缓存 byte[] data = new byte[65536]; int length = udpServer.ReceiveFrom(data, ref remoteEndPoint);//此方法把数据来源ip、port放到第二个参数中 MemoryStream ms = new MemoryStream(data, 0, length); pictureBox1.Image=Image.FromStream(ms); } }

最终效果：发送端接收端

一些注意事项

需要在开头添加以下代码

//TCP、UDP using System.Net; using System.Net.Sockets; //多线程 using System.Threading; //使用EmguCV读取摄像头 using Emgu.CV; using Emgu.CV.Structure; //接收端读取图像 using System.IO;

项目都已上传至https://download.csdn.net/download/qq_42688495/11872026

----------- 2020.5.14更新 ----------- 由于一个UDP数据包只能发送64k字节的数据，所以本文方法能传输的图像大小有限制，更高清晰度图像的传输见UDP实时图像传输进阶篇——1080P视频传输

----------- 2020.8.28更新 ----------- TCP对传输的数据大小没有限制，且能保证传输的可靠性，详见TCP实时图像传输

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