PyQT5+OpenCV多线程协作演示

引言

学习多线程最典型的问题就是如何在多个线程之间传递消息与写作，PyQT5的线程支持在不同线程之间传递信号触发事件，实现多个线程之间的协助，完成诸如生产者-消费者这样经典的多线程协作。本文将通过QThread与信号槽机制构建一个生产者-消费者模型，演示多个线程之间的协作。

应用程序概述

这里演示了一个从图像采集（用本地图像数据集替代）到图像分析处理（简单二值化+形态学处理）、到主界面更新的应用程序。主界面是UI线程、图像采集跟图像分析分别在两个不同的工作线程中，通过信号与槽机制协作工作，相互配合实现图像采集到分析到结果更新到界面线程。

多线程协作信号触发示意图

代码实现

这样实现了三个类

ImageFetchThread // 图像采集
ImageAnalysisThread // 图像分析
ContentPanel // 界面显示与更新

这三个类的代码分别，模拟图像采集线程

 1classImageFetchThread(QtCore.QThread):
 2fire_stats_signal=QtCore.pyqtSignal(dict)
 3
 4def__init__(self,images_dir):
 5super(ImageFetchThread,self).__init__()
 6self.images_dir=images_dir
 7self.read_next=True
 8
 9defrequest_image(self):
10self.read_next=True
11
12defrun(self):
13iflen(self.images_dir)==0:
14return
15files=os.listdir(self.images_dir)
16idx=0
17whileTrue:
18ifidx==len(files):
19break
20ifself.read_nextisTrue:
21print("graboneimage...")
22image=cv.imread(os.path.join(self.images_dir,files[idx]))
23gray=cv.cvtColor(image,cv.COLOR_BGR2GRAY)
24idx+=1
25self.read_next=False
26self.fire_stats_signal.emit({"im_data":gray})
27self.fire_stats_signal.emit({"done":"done"})
28return

处理图像线程

 1classImageAnalysisThread(QtCore.QThread):
 2request_image_signal=QtCore.pyqtSignal()
 3update_result_signal=QtCore.pyqtSignal(dict)
 4
 5def__init__(self):
 6super(ImageAnalysisThread,self).__init__()
 7self.image_data=None
 8self.stop=False
 9
10defprocess_im(self,results):
11self.image_data=results.get("im_data")
12ifresults.get("done")isnotNone:
13self.stop=True
14
15defrun(self):
16whileTrue:
17ifself.stopisTrue:
18break
19ifself.image_dataisNone:
20continue
21print("startedtoprocessoneimage...")
22#ret,binary=cv.threshold(self.image_data,0,255,cv.THRESH_BINARY|cv.THRESH_OTSU)
23binary=cv.adaptiveThreshold(self.image_data,255,cv.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,
24cv.THRESH_BINARY_INV,25,10)
25se=cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT,(7,7))
26resutl=cv.morphologyEx(binary,cv.MORPH_DILATE,se)
27self.request_image_signal.emit()
28self.update_result_signal.emit({"im_data":resutl})
29self.image_data=None
30self.update_result_signal.emit({"done":"done"})
31return

界面线程

 1classContentPanel(QtWidgets.QWidget):
 2def__init__(self,parent=None):
 3super().__init__(parent)
 4fileBtn=QtWidgets.QPushButton("目录...")
 5self.image_files_dir=QtWidgets.QLineEdit()
 6self.image_files_dir.setMinimumWidth(100)
 7self.image_files_dir.setEnabled(False)
 8self.processBtn=QtWidgets.QPushButton("开始处理")
 9hbox_layout=QtWidgets.QHBoxLayout()
10hbox_layout.addWidget(fileBtn)
11hbox_layout.addWidget(self.image_files_dir)
12hbox_layout.addWidget(self.processBtn)
13panel1=QtWidgets.QGroupBox("目录选择")
14panel1.setLayout(hbox_layout)
15
16#图像标签
17self.imgLabel=QtWidgets.QLabel()
18self.imgLabel.setMinimumSize(800,600)
19self.imgLabel.setStyleSheet("background-color:black;color:deeppink")
20self.imgLabel.setAlignment(QtCore.Qt.AlignCenter)
21
22#添加到布局管理器中
23vbox_layout=QtWidgets.QVBoxLayout()
24vbox_layout.addWidget(panel1)
25vbox_layout.addWidget(self.imgLabel)
26vbox_layout.addStretch(1)
27
28#面板容器
29self.setLayout(vbox_layout)
30
31#setuplistener
32fileBtn.clicked.connect(self.on_select_image_dir)
33self.processBtn.clicked.connect(self.on_process)
34
35self.fetch_thread=None
36self.analysis_thread=None
37
38defon_select_image_dir(self):
39img_dir=QtWidgets.QFileDialog.getExistingDirectory(self,"图像文件夹",".")
40self.image_files_dir.setText(img_dir)

演示部分

审核编辑：汤梓红