概要

OpenCVを用いて、USBカメラから取得した画像を出力するプログラムを2つのスレッドで実行してみました。USBカメラは1つとして、1つのカメラから取得される画像をセマフォのように割り当て、画像出力もセマフォのように出力しています。

実行環境

次に実行環境を示します。

Soft and Hard	バージョン
Visual Studio	2017
OpneCV	4.0.0

実装したプログラムついて

スレッド間の排他制御はセマフォのように、カウンタを使って実装しました。カウンタが0の時はスレッド1を実行、カウンタが1の時はスレッド2を実行のようにしています。次に、イメージ図を示します。

イメージ図

マーカID取得プログラム

次に作成したマーカID取得プログラムを示します。カメラはUSBカメラを使いました。

multi_thread_with_semaphore.cpp

# include <iostream>
# include "opencv2/opencv.hpp"
# include "opencv2/highgui.hpp"
# include<thread>
# include<time.h>
# include<mutex>

// Global Varidation
cv::VideoCapture cap(1);
cv::Mat frame_thread_first;
cv::Mat frame_thread_second;
int semaphonre_counter = 0;

void GetFrameFromCameraFunction1() {

	while (true) {
		if (semaphonre_counter == 0) {
			cap.read(frame_thread_first);
			semaphonre_counter++;
		}
	}
}

void GetFrameFromCameraFunction2() {

	while (true) {
		if (semaphonre_counter == 2) {
			cap.read(frame_thread_second);
			semaphonre_counter++;
		}
	}
}

void ShowFrameFromCameraFunction1() {

	while (true) {
		if (semaphonre_counter == 1) {
			cv::imshow("WIndow1", frame_thread_first);
			const int key = cv::waitKey(1);
			if (key == 27) {
				exit(EXIT_SUCCESS);
			}
			else if (key == 50) {
				cv::imwrite("th2.png", frame_thread_first);
			}
			semaphonre_counter++;
		}

	}
}

void ShowFrameFromCameraFunction2() {

	while (true) {
		if (semaphonre_counter == 3) {
			cv::imshow("WIndow2", frame_thread_second);
			const int key = cv::waitKey(1);
			if (key == 27) {
				exit(EXIT_SUCCESS);
			}
			else if (key == 52) {
				cv::imwrite("th4.png", frame_thread_second);
			}
			semaphonre_counter = 0;
		}
	}
}

void StartThread() {

	std::thread GetFrameThread1(GetFrameFromCameraFunction1);
	std::thread ShowFrameThread1(ShowFrameFromCameraFunction1);
	std::thread GetFrameThread2(GetFrameFromCameraFunction2);
	std::thread ShowFrameThread2(ShowFrameFromCameraFunction2);

	ShowFrameThread1.join();
	GetFrameThread1.join();
	ShowFrameThread2.join();
	GetFrameThread2.join();

}

int main(int argh, char* argv[])
{

	StartThread();

}

実装プログラム実行

上記のプログラムを実行した場合の結果を示します。

全体画像

mutexを使うより格段に速くなりました。どうして、mutexが遅いのについては、調査してみたいと思います。

まとめ

1つのUSBカメラから単純に画像を2つのスレッドで分ける場合には、セマフォのように実装したほうが、画像の更新速度が速いことがわかりました。また、間違っているところや、追加したほうがいい、こういう書き方の方がいいよ！という箇所がありましたら、お教え頂けるととても嬉しいです。