OMRON SENTECカメラ Python Buildup (8) singlefilter_opencv.py

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StApi Python

StApi Python（stapipy）は、Pythonプログラミング言語でStApiのTransport Layer(StApi TL)と画像処理(StApi IP)を使用できるようにします。
今回のコードは、Image Processingの中のEdge Enhancement FilterをHW機能を利用する内容になります。

次の図は、このパッケージとStApiの関係を示しています。

コードの全体説明

このコードは、カメラから取得した画像データに対してエッジ強調フィルターを適用し、その後StApiのコンバーターを使用してピクセルフォーマットを変換し、OpenCVで表示するサンプルです。主な機能は以下の通りです：

1. StApiの初期化
2. カメラへの接続
3. 画像データの取得
4. StApiフィルターを使用したエッジ強調処理
5. StApiコンバーターを使用したピクセルフォーマットのBGR8への変換
6. OpenCVを使った画像のプレビュー

コードの詳細分析

インポートと設定

import cv2
import numpy as np
import stapipy as st

# 取得する画像の枚数
number_of_images_to_grab = 100

# OpenCVを使用して表示する際の画像スケール
DISPLAY_RESIZE_FACTOR = 0.3

• cv2: OpenCVライブラリをインポートします。
• numpy: 画像データの処理に使用するため、NumPyライブラリをインポートします。
• stapipy: StApiライブラリをインポートします。

メイン部分

try:
    # StApiを初期化
    st.initialize()

    # デバイスのスキャンと接続のためのシステムオブジェクトを作成
    st_system = st.create_system()

    # 最初に検出されたデバイスに接続
    st_device = st_system.create_first_device()

    # デバイスの名前を表示
    print('Device=', st_device.info.display_name)

    # エッジ強調フィルターオブジェクトを作成
    st_filter_edge = st.create_filter(st.EStFilterType.EdgeEnhancement)
    st_filter_edge.strength = 5

    # ピクセルフォーマットをBGR8に変換するためのコンバーターオブジェクトを作成
    st_converter_pixelformat = st.create_converter(st.EStConverterType.PixelFormat)
    st_converter_pixelformat.destination_pixel_format = st.EStPixelFormatNamingConvention.BGR8

    # 画像ストリームデータを扱うためのデータストリームオブジェクトを作成
    st_datastream = st_device.create_datastream()

    # ホスト側の画像取得を開始
    st_datastream.start_acquisition(number_of_images_to_grab)

    # カメラ側の画像取得を開始
    st_device.acquisition_start()

    # データ取得とステータス確認のためのループ
    while st_datastream.is_grabbing:
        # 'with'を使用してローカル変数st_bufferを作成
        with st_datastream.retrieve_buffer() as st_buffer:
            # 取得したデータに画像データが含まれているか確認
            if st_buffer.info.is_image_present:
                # フィルターとコンバーターを適用して画像を取得
                st_image = st_filter_edge.apply_filter(st_buffer.get_image())
                st_image = st_converter_pixelformat.convert(st_image)

                # 取得した画像データの情報を表示
                print("BlockID={0} Size={1} x {2} First Byte={3}".format(
                      st_buffer.info.frame_id,
                      st_image.width, st_image.height,
                      st_image.get_image_data()[0]))

                # 画像データを取得
                data = st_image.get_image_data()

                # データをNumPy配列に変換
                nparr = np.frombuffer(data, np.uint8)

                # BGR8画像として表示するための処理
                nparr = nparr.reshape(st_image.height, st_image.width, 3)

                # 画像をリサイズして表示
                nparr = cv2.resize(nparr, None,
                                   fx=DISPLAY_RESIZE_FACTOR,
                                   fy=DISPLAY_RESIZE_FACTOR)
                cv2.imshow('image', nparr)
                cv2.waitKey(1)
            else:
                # 取得したデータに画像データが含まれていない場合
                print("Image data does not exist.")

    # カメラ側の画像取得を停止
    st_device.acquisition_stop()

    # ホスト側の画像取得を停止
    st_datastream.stop_acquisition()

except Exception as exception:
    print(exception)

主な処理の流れ

1. 初期化と接続:

   • st.initialize()でStApiを初期化し、st.create_system()でシステムオブジェクトを作成、st_system.create_first_device()で最初に検出されたデバイスに接続します。
   • デバイスの名前を表示します。

2. フィルターとコンバーターの初期化:

   • エッジ強調フィルターオブジェクトを作成し、強度を設定します。
   • ピクセルフォーマットをBGR8に変換するためのコンバーターオブジェクトを作成します。

   # エッジ強調フィルターオブジェクトを作成
   st_filter_edge = st.create_filter(st.EStFilterType.EdgeEnhancement)
   st_filter_edge.strength = 5
   
   # ピクセルフォーマットをBGR8に変換するためのコンバーターオブジェクトを作成
   st_converter_pixelformat = st.create_converter(st.EStConverterType.PixelFormat)
   st_converter_pixelformat.destination_pixel_format = st.EStPixelFormatNamingConvention.BGR8
   

3. データストリームの作成と画像取得の開始:

   • st_device.create_datastream()でデータストリームオブジェクトを作成し、st_datastream.start_acquisition()で画像取得を開始します。

4. 画像データの取得と処理:

   • st_datastream.retrieve_buffer()でバッファを取得し、st_buffer.get_image()で画像データを取得します。
   • フィルターを適用して画像をエッジ強調し、コンバーターを使用してピクセルフォーマットをBGR8に変換します。
   • NumPy配列に変換し、cv2.imshow()で表示します。

   # フィルターとコンバーターを適用して画像を取得
   st_image = st_filter_edge.apply_filter(st_buffer.get_image())
   st_image = st_converter_pixelformat.convert(st_image)
   
   # 取得した画像データの情報を表示
   print("BlockID={0} Size={1} x {2} First Byte={3}".format(
         st_buffer.info.frame_id,
         st_image.width, st_image.height,
         st_image.get_image_data()[0]))
   
   # 画像データを取得
   data = st_image.get_image_data()
   
   # データをNumPy配列に変換
   nparr = np.frombuffer(data, np.uint8)
   
   # BGR8画像として表示するための処理
   nparr = nparr.reshape(st_image.height, st_image.width, 3)
   
   # 画像をリサイズして表示
   nparr = cv2.resize(nparr, None,
                      fx=DISPLAY_RESIZE_FACTOR,
                      fy=DISPLAY_RESIZE_FACTOR)
   cv2.imshow('image', nparr)
   cv2.waitKey(1)
   

5. 画像取得の停止:

   • st_device.acquisition_stop()とst_datastream.stop_acquisition()で画像取得を停止します。

まとめ

このコードでは、StApiを使用してカメラから画像データを取得し、エッジ強調フィルターを適用して画像処理を行います。さらに、StApiコンバーターを使用してピクセルフォーマットをBGR8に変換し、OpenCVを使用して画像を表示します。これにより、効率的かつ効果的に画像処理と表示を行うことができます。

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