基于UVC相机的跨平台SDK开发

摘要

工业相机主要用于对生产线上的产品进行图像采集和数据传输，是机器视觉系统的基础。工业相机软件通过向用户提供一个良好的操作界面，除实现对工业相机进行基本的参数设置、捕获静态图片或者录制视频等操作以外，还可以添加更多的图像处理操作来对工业现场进行分析和检测等。
　　针对每个操作系统下均有各自对应不同的流媒体处理开发框架，跨平台相机软件开发工作变得相当繁琐，为了更好地方便软件开发人员进行相机软件的跨平台开发，提供一套统一接口的相机SDK显得尤为重要。
　　本文以实验室自主研发基于UVC协议的SCMOS系列相机和双输出(HDMI、USB)XCAM系列相机为硬件平台，利用工厂设计模式，C++作为开发语言，编写了针对Windows/Mac OS X/Linux三大平台下的跨平台相机SDK。同时，以Qt作为开发环境，编写相应的相机控制软件对研发的SDK在不同平台下进行测试。应用软件开发人员只需要调用API，以“一次编写，随处编译”的方式即可实现在三大平台下对相机的操作，极大提高了软件开发效率。SDK主要功能如下:
　　视频采集模块:1）相机热插拔;2）相机型号列表获取;3）相机打开/关闭、实时视频流显示。
　　相机参数设置模块:1）捕获与分辨率:捕获图片或者录制视频、预览/捕获分辨率切换;2）曝光与增益:自动/手动曝光模式切换、目标调整、曝光时间调整、增益调整;3）白平衡:自动/手动白平衡模式切换、色温调整、R/G/B增益调整;4）颜色调整:色度、饱和度、亮度、对比度、伽马;5）光源频率:交流(50Hz)/交流(60Hz)/直流(DC)模式切换。
　　最后对相机软件整体的框架和各个模块进行了详细说明，并编写相机每个模块的跨平台控制界面，并成功将SDK用于SCMOS与XCAM系列相机的跨平台软件应用，圆满实现了项目的设计目标。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究现状

1．2．1 工业相机发展现状

1．2．2 工业相机软件发展现状

1．3 课题研究目标

1．4 本文内容结构

2 SDK设计模式

2．1 设计模式简介

2．2 工厂方法模式介绍

2．2．1 简单工厂模式

2．2．2 工厂方法模式

2．3 SDK开发框架

3 SDK接口设计

3．1 Windows平台

3．1．1 DirectShow简介

3．1．2 组件对象模型(COM)

3．1．3 Filter原理

3．1．4 视频采集流程

3．1．5 相机参数设置

3．2 Mac OS X平台

3．2．1 AVFoundation简介

3．2．2 PIMPL实现C++和Objective-C混编

3．2．3 视频采集流程

3．2．4 相机参数设置

3．3 Linux平台

3．3．1 V4L2简介

3．3．2 视频采集流程

3．3．3 相机参数设置

4 UVC相机跨平台应用软件界面设计

4．1 Qt简介

4．1．1 Qt工具集

4．1．2 元对象系统

4．1．3 信号和槽

4．2 应用软件框架设计

4．3 相机测试界面编写

5 相机软件在SCMOS和XCAM系列相机中的应用

5．1 SCMOS系列相机

5．2 XCAM系列相机

6 总结与展望

参考文献

作者简历