C++ 使用C++；与3000Hz的线扫描摄像机接口，并处理/显示数据

几个月前，我开始从事一个项目，开发一种算法来处理从linescan相机设备（例如，每300us一行384像素）获取的数据。因为我是工程师而不是程序员，所以我开始使用Python来最小化学习曲线。在SX的帮助下，我成功地构建了一个Python应用程序（最终超过2000行代码），并成功地创建了一个图像处理算法来处理数据。我给客户留下了深刻印象，他们想把它提升到一个新的水平。现在，我需要它是实时的。。。这意味着C++。我得到了凯尼格和Moo的加速C++，开始阅读。所以，请对我宽容点。我喜欢学习编程，但我没有受过正式培训。我已经尽力了

我现在有一个C++原型GUI（使用Qt）环绕在所有需要通过摄像头连接的相机上的库中。采集代码位于自己的线程中，并向GUI发送信号。所以，我有基本的准备。我可以用我当前的代码获取任意多行数据，但我现在正试图弄清楚如何围绕这一点构建应用程序。甚至还编写了一个与Qt（MOCing等）一起工作的定制makefile

无论如何，对于应用程序，我想要两种模式（以下是问题）：

（1） “实时”视图。。。其中，GUI实时显示linescan数据。我正在考虑使用一个循环缓冲区（例如Boost:：circular_buffer）来实时保存数据，并通过发出的信号将缓冲区的副本（memcpy？）传递给GUI。这是站得住脚的吗？我觉得缓冲区的副本是必要的，因为循环缓冲区大约每300us就会改变一次，我不知道主事件循环能否保持。同样，数据采集在它自己的线程中。它必须比这更复杂吗？我是否必须在读取数据时从缓冲区弹出数据，而不是使用循环缓冲区？我觉得循环缓冲区是最好的选择，因为这正是我想要显示的图像

（2） 数据处理模式。。。其中，线扫描数据以块（即，384 x 384）像素的形式发射。以300us（~3333Hz）的扫描速率，即每100ms左右一个块或帧。在这100毫秒内，我需要对数据进行规范化、对象检测、阈值设置等。我计划在运行实时内核补丁的Linux机器上运行这个程序。我认为应该保持下去。我需要在数据采集和数据处理线程之间进行通信。。。我需要插座吗

我在这里寻找关于如何开始这两件作品的建议。第二个更重要，但第一个将帮助我想象正在发生的事情。最终，我希望两种模式同时运行。我花了一周的大部分时间来做这件事。。。但我需要确保我的计划走上了正确的道路

至（1）：

对我来说有道理。从GUI代码和接收器代码访问同一缓冲区时，必须小心同步问题。一种可能的改进是稍微限制GUI更新的数量。屏幕刷新率通常为50或60Hz，大多数GUI库都假设更新不会比这更频繁

您还可以通过复制屏幕上实际显示的内容来减少复制的数据量。因此，我建议将其反转一点：GUI会获得一个更新计时器（对于您的目的来说，任何看起来足够好的东西），根据需要从循环缓冲区中提取新的显示内容。这样可以减少很多不必要的（即不可见的）屏幕更新和缓冲区拷贝

根据您的需要，您也可以使用为问题第2部分创建的块进行屏幕更新

至（2）： 首先，在使用多线程时，通常不需要套接字或类似的东西

我建议您使用类似线程池的方法进行处理：当新块可用时，将它们复制到任务对象（您定义的一个类，它具有处理代码并实现线程池可以理解的接口），然后将其提供给线程池

因为您使用的是Qt，所以我将在这一部分中介绍QThreadPool和QRunnable。如果需要按特定顺序完成块的处理，事情会变得更有趣。基本上，您将拥有一个阻塞队列数据结构，您还将为该数据结构提供QRunnable对象，然后另一个线程将它们从那里抓取，并等待每个对象按照启动顺序完成

此处的通信仅限于数据采集线程将输入切割成块并启动任务。如果您还需要从数据处理任务中控制数据采集线程，则可能需要一些不同的设计

您也可能不使用实时内核补丁就可以逃脱。如果您用来访问行扫描相机的库缓冲其输入，那么如果您错过了更新，您只会一行接一行地得到多个行。同样，这取决于您需要反应的速度，但是您正在对多行高的块进行图像处理，所以我希望您已经能够处理一些延迟

预计到达时间： 我只是重读了你的问题。因此，基本上每100ms只有384x384像素的块。我正要建议使用Qt信号，但在这里您可能会遇到问题：当线程之间通信时，Qt信号在内部使用阻塞队列数据结构。不幸的是，它们的实现不允许您设置大小限制，因此，如果您的GUI线程或处理线程处理它们的速度不够快（例如，用户处于GUI的模式对话框中），它们将被缓冲并耗尽内存

相反，您可以使用如下内容：

Acquisition thread ==> (Blocking Queue) ==> Processing thread

基本上，你的获得