1、背景介绍
在使用QT做项目开发过程中，经常会用到多线程，比如图像采集一个线程，图像处理一个线程、数据通讯一个线程。这些不同的线程中会出现数据共享的需求，Qt线程间共享数据主要有三种方式：
1.使用共享内存；即两个线程都能够共享的变量（全局变量），这样两个线程都能够访问和修改变量，从而达到恭喜目的；
2.使用信号槽机制，将数据从一个线程传递到另外一个线程
3.共享类指针来进行访问不同类的变量和函数；
第三种是我自己常用的方法，在下面我总结记录一下。
2、 方法介绍
第一种方法，使用全局变量或全局函数，在其他类或线程中调用，这是各种编程语言中都通用的方法，但全局变量长时间占用内存，影响程序空间使用率，且全局变量修改影响整个程序，程序的安全性无法保证，一般尽量少用全局变量或函数，这种方法不展开介绍了。
2.1 信号槽进行数据通讯
信号槽功能是QT特有的功能，使用信号槽需要注意以下几个事项：
- 只有QObject类及其派生的类才能使用信号和槽的机制
- 在线程间使用信号槽进行通信时，槽参数必须使用元数据类型的参数；
- 如果使用自定义的数据类型，需要在connect之前将其注册（qRegisterMetaType）为元数据类型；
- 线程间用信号槽传递参数的话，要加const，因为const文字常量存在常量区中，生命周期和程序一样长。这样可以避免slot调用的时候参数的运行期已过造成引用无效；
这里我用一个balser相机线程采图使用信号槽发到UI线程显示的Demo来展示一下线程间通过信号槽的数据通讯。
/*图像采集线程头文件*/
/*GrabThread.h*/
#pragma execution_character_set("utf-8")
#ifndef _GRABTHREAD_H
#define _GRABTHREAD_H
#include <Qtwidgets>
#include <QtCore>
#include <QtGui>
#include <pylon/PylonIncludes.h>
#include <QThread>
#include "opencv2/opencv.hpp"
using namespace Pylon;
class GrabThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
GrabThread();
~GrabThread();
void run();
void init(CInstantCamera &m_camera);
bool isInit();
void stop();
void save(bool);
void grab(int g =1);
cv::Mat Result2Mat(CGrabResultPtr &ptrGrabResult);
CInstantCamera *m_camera;
CGrabResultPtr ptrGrabResult; //Basler 获取结果指针
CImageFormatConverter m_formatConverter;//Basler 图片格式转换类
CPylonImage pylonImage; //Basler 图像格式
QImage m_image; //Qt图片格式
QPixmap m_pix;
String_t m_prefix;
bool m_stop;
bool m_init;
bool m_save;
int m_grab; //获取图像策略 0表示连续获取，1表示获取单帧
int m_num_one;
int m_num_continue;
signals:
//发给UI线程的信号
void ThreadPic(cv::Mat outputPix);
};
#endif// GRABTHREAD_H
GrabThread.cpp
#include "GrabThread.h"
GrabThread::GrabThread()
{
m_formatConverter.OutputPixelFormat = PixelType_Mono8;
m_stop = false;
m_init = false;
m_save = false;
m_grab = 0;
m_num_continue = 0;
m_num_one = 0;
}
GrabThread::~GrabThread()
{
}
void GrabThread::run()
{
try
{
m_camera->StartGrabbing(GrabStrategy_LatestImageOnly);
while (m_camera->IsGrabbing() && !m_stop)
{
m_camera->RetrieveResult(5000000, ptrGrabResult);
if (ptrGrabResult->GrabSucceeded())
{
//格式转换
cv::Mat MatImg = Result2Mat(ptrGrabResult);
// qDebug() << "转换成功" << endl;
//发射信号
emit ThreadPic(MatImg);
}
}
m_stop = false;
m_camera->StopGrabbing();
}
catch (const GenericException &e)
{
// Error handling.
qDebug() << "An exception occurred." << endl
<< e.GetDescription() << endl;
}
return;
}
void GrabThread::init(CInstantCamera &input_camera)
{
m_camera = &input_camera;
m_init = true;
}
bool GrabThread::isInit()
{
return m_init;
}
void GrabThread::stop()
{
m_stop = true;
this->wait();
}
void GrabThread::save(bool s)
{
m_save = s;
}
void GrabThread::grab(int g)
{
m_grab = g;
}
cv::Mat GrabThread::Result2Mat(CGrabResultPtr &ptrGrabResult)
{
格式转换
m_formatConverter.Convert(pylonImage, ptrGrabResult);
uchar * din = (uchar *)(pylonImage.GetBuffer()); //数据指针
cv::Mat cvImage = cv::Mat(ptrGrabResult->GetHeight(),ptrGrabResult->GetWidth(),CV_8UC1,din).clone();
return cvImage;
}
在采集线程中发出的信号，在UI线程就要有对应的槽函数。
/* imgShowWidget.h */
#ifndef IMGSHOWWIDGET_H
#define IMGSHOWWIDGET_H
#include <QWidget>
#include "opencv2/opencv.hpp"
namespace Ui {
class ImgShowWidget;
}
class ImgShowWidget : public QWidget
{
Q_OBJECT
public:
explicit ImgShowWidget(QWidget *parent = 0);
~ImgShowWidget();
private:
Ui::ImgShowWidget *ui;
QImage cvMat2QImage(const cv::Mat& mat);
cv::Mat QImage2Mat(QImage image);
private slots:
//显示图像的槽函数
void Thread_Img(cv::Mat img);
};
#endif // IMGSHOWWIDGET_H
ImgShowWidget.cpp
#include "imgshowwidget.h"
#include "ui_imgshowwidget.h"
#include <QDebug>
#include <QElapsedTimer>
using namespace cv;
ImgShowWidget::ImgShowWidget(QWidget *parent) :
QWidget(parent),
ui(new Ui::ImgShowWidget)
{
ui->setupUi(this);
qRegisterMetaType<Mat>("Mat");
}
ImgShowWidget::~ImgShowWidget()
{
delete ui;
}
void ImgShowWidget::Thread_Img(cv::Mat img)
{
QImage Qimg;
if(isWork)
{
QElapsedTimer ElapsedTimer;
ElapsedTimer.start();
Mat ResultImg = m_ProcessObj->DetectProcess(img);
qDebug()<<"耗时"<<ElapsedTimer.elapsed()<<"毫秒";
Qimg = cvMat2QImage(ResultImg);
}
else
{
Qimg = cvMat2QImage(img);
}
QPixmap m_pix = QPixmap::fromImage(Qimg);
m_pix = m_pix.scaled(ui->PicShow->size(), Qt::KeepAspectRatio);
ui->PicShow->setPixmap(m_pix);
}
QImage ImgShowWidget::cvMat2QImage(const cv::Mat &mat)
{
switch ( mat.type() )
{
// 8-bit 4 channel
case CV_8UC4:
{
QImage image( (const uchar*)mat.data, mat.cols, mat.rows, static_cast<int>(mat.step), QImage::Format_RGB32 );
return image;
}
// 8-bit 3 channel
case CV_8UC3:
{
QImage image( (const uchar*)mat.data, mat.cols, mat.rows, static_cast<int>(mat.step), QImage::Format_RGB888 );
return image.rgbSwapped();
}
// 8-bit 1 channel
case CV_8UC1:
{
static QVector<QRgb> sColorTable;
// only create our color table once
if ( sColorTable.isEmpty() )
{
sColorTable.resize( 256 );
for ( int i = 0; i < 256; ++i )
{
sColorTable[i] = qRgb( i, i, i );
}
}
QImage image( (const uchar*)mat.data, mat.cols, mat.rows, static_cast<int>(mat.step), QImage::Format_Indexed8 );
image.setColorTable( sColorTable );
return image;
}
default:
qDebug("Image format is not supported: depth=%d and %d channels\n", mat.depth(), mat.channels());
qWarning() << "cvMatToQImage - cv::Mat image type not handled in switch:" << mat.type();
break;
}
return QImage();
}
这里就是第一种信号槽的方法，通过emit ThreadPic(MatImg)发送信号，在UI线程通过槽函数Thread_Img(cv::Mat img)来接收Mat类型的图像进行显示，这里Mat类型不是Qt的元数据，所以要使用qRegisterMetaType(“Mat”)来进行注册。
2.2 共享类指针来实现同步调用
如果我创建了一个数据类来保存图像处理时的数据，在图像采集的时候要讲采集的图像放到数据类里，UI线程还会设置不同的变量参数也要放到数据类里，在处理线程要使用数据的时候就需要去数据类去读取数据，这么多类同时去读写，如何才能实现同步共享，这里就需要在UI线程创建各个类之后进行指针的共享。
m_ImgProcessObj = new ImgProcessThread();
//初始化数据类
currentData = new MyData();
m_Product = new productManager(this);
m_Product->GetMyDataPoint(currentData);
m_ImgProcessObj->GetMyDataPoint(currentData);
这里使用GetMyDataPoint这个函数将数据类指针共享给其他类的需要调用数据的指针，其实就是两个指针指向同一内存地址。
void ImgProcessThread::GetMyDataPoint(MyData *DPoint)
{
DataPoint = DPoint;
}
这样在图像处理类里就可以用DataPoint 这个指针自由的调用数据类的成员变量和函数了，当然这里要引用数据类的头文件。
