Python基于OpenCV与Socket实现局域网图像实时传输

项目背景与实现原理

本示例代码旨在演示如何通过局域网传输图像数据，应用场景为树莓派项目。系统架构中，PC端运行服务端，树莓派端运行客户端，两者需处于同一局域网环境。使用时需修改代码中的IP地址，即可实现将树莓派采集的图像实时传输至PC端。操作流程为先启动服务端代码，随后运行客户端代码。硬件方面，树莓派使用普通USB摄像头，并需预先安装OpenCV库，安装指南可参考https://www.pyimagesearch.com/2017/09/04/raspbian-stretch-install-opencv-3-python-on-your-raspberry-pi/。该代码经过适当修改也可用于传输其他数据，且服务端与客户端可同时在PC上运行以验证结果。核心目的是帮助读者理解Python的Socket编程机制。代码注释已详细说明其功能，仅供参考。使用时请务必确认IP地址和端口号配置正确。

服务端代码

import socket
import time
import cv2
import numpy
 
def ReceiveVideo():
	#IP地址'0.0.0.0'为等待客户端连接
	address = ('0.0.0.0', 8002)
	#建立socket对象，参数意义见https://blog.csdn.net/rebelqsp/article/details/22109925
	#socket.AF_INET：服务器之间网络通信 
	#socket.SOCK_STREAM：流式socket , for TCP
	s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
	#将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址.
	s.bind(address)
	#开始监听TCP传入连接。参数指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
	s.listen(1)
 
	def recvall(sock, count):
		buf = b''#buf是一个byte类型
		while count:
			#接受TCP套接字的数据。数据以字符串形式返回，count指定要接收的最大数据量.
			newbuf = sock.recv(count)
			if not newbuf: return None
			buf += newbuf
			count -= len(newbuf)
		return buf
		
	#接受TCP连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。addr是连接客户端的地址。
	#没有连接则等待有连接
	conn, addr = s.accept()
	print('connect from:'+str(addr))
	while 1:
		start = time.time()#用于计算帧率信息
		length = recvall(conn,16)#获得图片文件的长度,16代表获取长度
		stringData = recvall(conn, int(length))#根据获得的文件长度，获取图片文件
		data = numpy.frombuffer(stringData, numpy.uint8)#将获取到的字符流数据转换成1维数组
		decimg=cv2.imdecode(data,cv2.IMREAD_COLOR)#将数组解码成图像
		cv2.imshow('SERVER',decimg)#显示图像
		
		#进行下一步处理
		#。
		#。
		#。
 
    #将帧率信息回传，主要目的是测试可以双向通信
		end = time.time()
		seconds = end - start
		fps = 1/seconds;
		conn.send(bytes(str(int(fps)),encoding='utf-8'))
		k = cv2.waitKey(10)&0xff
		if k == 27:
			break
	s.close()
	cv2.destroyAllWindows()
 
if __name__ == '__main__':
	ReceiveVideo()

客户端代码：

import socket
import cv2
import numpy
import time
 
def SendVideo():
	#建立sock连接
	#address要连接的服务器IP地址和端口号
	address = ('127.0.0.1', 8002)
	try:
		#建立socket对象，参数意义见https://blog.csdn.net/rebelqsp/article/details/22109925
		#socket.AF_INET：服务器之间网络通信 
		#socket.SOCK_STREAM：流式socket , for TCP
		sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
		#开启连接
		sock.connect(address)
	except socket.error as msg:
		print(msg)
		sys.exit(1)
 
	#建立图像读取对象
	capture = cv2.VideoCapture(0)
	#读取一帧图像，读取成功:ret=1 frame=读取到的一帧图像；读取失败:ret=0
	ret, frame = capture.read()
	#压缩参数，后面cv2.imencode将会用到，对于jpeg来说，15代表图像质量，越高代表图像质量越好为 0-100，默认95
	encode_param=[int(cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY),15]
 
	while ret:
		#停止0.1S 防止发送过快服务的处理不过来，如果服务端的处理很多，那么应该加大这个值
		time.sleep(0.01)
		#cv2.imencode将图片格式转换(编码)成流数据，赋值到内存缓存中;主要用于图像数据格式的压缩，方便网络传输
		#'.jpg'表示将图片按照jpg格式编码。
		result, imgencode = cv2.imencode('.jpg', frame, encode_param)
		#建立矩阵
		data = numpy.array(imgencode)
		#将numpy矩阵转换成字符形式，以便在网络中传输
		stringData = data.tostring()
		
		#先发送要发送的数据的长度
		#ljust() 方法返回一个原字符串左对齐,并使用空格填充至指定长度的新字符串
		sock.send(str.encode(str(len(stringData)).ljust(16)));
		#发送数据
		sock.send(stringData);
		#读取服务器返回值
		receive = sock.recv(1024)
		if len(receive):print(str(receive,encoding='utf-8'))
		#读取下一帧图片
		ret, frame = capture.read()
		if cv2.waitKey(10) == 27:
			break
	sock.close()
	
if __name__ == '__main__':
	SendVideo()

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