Question

我从网络摄像头捕获图像，对它们进行一些繁重的处理，然后显示结果。为了保持帧率高，我想让不同帧的处理并行运行。

所以，我有一个'制片人'，它捕捉图像并将这些图像添加到'inQueue';它还需要来自'outQueue'的图像并显示它：

public class Producer
{
    Capture capture;
    Queue<Image<Bgr, Byte>> inQueue;
    Queue<Image<Bgr, Byte>> outQueue;
    Object lockObject;
    Emgu.CV.UI.ImageBox screen;
    public int frameCounter = 0;

    public Producer(Emgu.CV.UI.ImageBox screen, Capture capture, Queue<Image<Bgr, Byte>> inQueue, Queue<Image<Bgr, Byte>> outQueue, Object lockObject)
    {
        this.screen = screen;
        this.capture = capture;
        this.inQueue = inQueue;
        this.outQueue = outQueue;
        this.lockObject = lockObject;
    }

    public void produce()
    {
        while (true)
        {
            lock (lockObject)
            {
                inQueue.Enqueue(capture.QueryFrame());

                if (inQueue.Count == 1)
                {
                    Monitor.PulseAll(lockObject);
                }
                if (outQueue.Count > 0)
                {
                    screen.Image = outQueue.Dequeue();                      
                }
            }
            frameCounter++;
        }           
    }
}

有不同的'消费者'从inQueue中获取图像，进行一些处理，并将它们添加到outQueue中：

public class Consumer
{
    Queue<Image<Bgr, Byte>> inQueue;
    Queue<Image<Bgr, Byte>> outQueue;
    Object lockObject;
    string name;

    Image<Bgr, Byte> image;

    public Consumer(Queue<Image<Bgr, Byte>> inQueue, Queue<Image<Bgr, Byte>> outQueue, Object lockObject, string name)
    {
        this.inQueue = inQueue;
        this.outQueue = outQueue;
        this.lockObject = lockObject;
        this.name = name;
    }

    public void consume()
    {
        while (true)
        {
            lock (lockObject)
            {
                if (inQueue.Count == 0)
                {
                    Monitor.Wait(lockObject);
                    continue;
                }                
                image = inQueue.Dequeue();   
            }

            // Do some heavy processing with the image

            lock (lockObject)
            {
                outQueue.Enqueue(image);
            }

        }
    }
}

其余的重要代码是本节：

    private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        Consumer[] c = new Consumer[consumerCount];
        Thread[] t = new Thread[consumerCount];

        Object lockObj = new object();
        Queue<Image<Bgr, Byte>> inQueue = new Queue<Image<Bgr, Byte>>();
        Queue<Image<Bgr, Byte>> outQueue = new Queue<Image<Bgr, Byte>>();

        p = new Producer(screen1, capture, inQueue, outQueue, lockObj);

        for (int i = 0; i < consumerCount; i++)
        {
            c[i] = new Consumer(inQueue, outQueue, lockObj, "c_" + Convert.ToString(i));
        }
        for (int i = 0; i < consumerCount; i++)
        {
            t[i] = new Thread(c[i].consume);
            t[i].Start();
        }

        Thread pt = new Thread(p.produce);
        pt.Start();
    }

并行化实际上工作正常，我确实通过每个添加的线程（当然达到某个点）获得线性速度增加。问题是我在输出中得到了工件，即使只运行一个线程。工件看起来像图片的一部分不在正确的位置。

Example of the artifact (this is without any processing to keep it clear, but the effect is the same)

任何想法是什么原因造成的？感谢

Answer 1

Displaimer：这篇文章不应该完全描述答案，而是提供一些关于为什么要显示工件的提示。

快速分析显示，实际上，这是一个部分的，垂直镜像的框架片段。我将其复制，镜像并将其放回图像上，并添加了一个可怕的标记来显示其位置：

enter image description here

立即引起注意的两件事：

工件大致位于“正确”的位置，只是位置也是垂直镜像的;
图像略有不同，表示它可能属于不同的框架。

自从我玩原始捕获并遇到类似问题已经有一段时间了，但我记得，这取决于驱动程序的实现方式（或设置 - 在设置特定成像设备进行隔行扫描时发生了这个特殊问题）它可以在“自上而下”和“自下而上”扫描之间交替填充其帧缓冲 - 一旦帧满，“光标”就会恢复方向。

在我看来，你正在遇到竞争条件/缓冲区欠载情况，在设备传输完整帧之前，帧缓冲区到应用程序的传输正在发生。

在这种情况下，您将收到部分图像，并且仍未刷新的区域将显示先前传输的帧的一部分。

如果我必须下注，我会说工件可能按顺序出现，而不是在同一位置，但在特定方向（向上或向下）“波动”，但始终作为镜像位。

Answer 2

嗯，我认为问题出在这里。代码部分不保证您将在两个队列之间通过此处的一个线程进行访问。在 outQueue

中， inQueue 实际上未按顺序接收图像

while (true)
{
        lock (lockObject)
        {
            if (inQueue.Count == 0)
            {
                Monitor.Wait(lockObject);
                continue;
            }                
            image = inQueue.Dequeue();   
        }

        // Do some heavy processing with the image

        lock (lockObject)
        {
            outQueue.Enqueue(image);
        }

}

Answer 3

与@OnoSendai类似，我并没有试图解决所述的确切问题。我不得不写一个应用程序，我只是没有时间。但是，我立即改变的两件事就是使用ConcurrentQueue类，以便你有线程安全性。而且，我会使用Task库函数来在不同的处理器内核上创建并行任务。这些可以在System.Net和System.Net.Task命名空间中找到。

另外，垂直翻转像这样的块看起来不仅仅是一件神器给我。如果在你提到的单个线程中执行时也会发生这种情况，那么我肯定会重新关注等式中的“重处理”部分。

祝你好运！小心。

Answer 4

您可能遇到两个问题：

1）并行性不能确保以正确的顺序将图像添加到出队列中。我想在图像6和7之前显示图像8会产生一些伪影。在消费者线程中，您必须等待之前的消费者已将其图像发布到输出队列以发布下一个图像。由于其固有的同步机制，任务可以极大地帮助它。

2）您可能在渲染代码中遇到问题。

并行图像处理工件

4 个答案: