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[项目] 【智控万物】掌控监视器

【项目背景】受到了“yywudao”的“[入门教程][2020]掌控板显示图片（三）-- 进阶版处理图片及显示动画”的启发，作者用掌控板播放了“Bad apple”。我也重现了此显示。

顺着作者的想法，既然能播放动画，那应该也有播放视频流，下面是演示视频。

【项目设计】

前期工作请参考：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-302527-1-1.html

【准备工作】
电脑要安装：
1、python3(Python3 教程 | 菜鸟教程)
2、cv2(pip3 install --user opencv-python)
3、numpy(pip install --user numpy,我的之前安装过，出了问题，解决方法：先pip uninstall numpy，确保完全卸载numpy，再pip install --user numpy

【电脑端】
1、Python获取摄像头图像

注意Python采用代码缩进和冒号（ : ）来区分代码块之间的层次。

#pip3 install --user opencv-python
#先pip uninstall numpy，确保完全卸载numpy，再pip install --user numpy
def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 while(1):    # get a frame and show   
    ret, frame = cap.read()
    if(ret):
        cv2.imshow('Capture', frame) 
复制代码

2、图像灰度处理：

<font face="微软雅黑"><blockquote>def main():</font>
复制代码

3、图片黑白二值化处理

def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 while(1): # get a frame and show 
    ret, frame = cap.read()
    if(ret):
        gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        BIN= cv2.adaptiveThreshold(gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,11,2)
        cv2.imshow('Capture1', frame)
        cv2.imshow('Capture2', BIN)
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
            break
 cv2.destroyAllWindows()
if __name__=='__main__':
    main()
复制代码

void adaptiveThreshold(InputArray src, OutputArray dst, double maxValue,int adaptiveMethod, int thresholdType, int blockSize, double C)
这种办法就是自适应阈值法(adaptiveThreshold)，它的思想不是计算全局图像的阈值，而是根据图像不同区域亮度分布，计算其局部阈值，所以对于图像不同区域，能够自适应计算不同的阈值，因此被称为自适应阈值法。(其实就是局部阈值法)

说明下各参数：

InputArray src：源图像

OutputArray dst：输出图像，与源图像大小一致

int adaptiveMethod：在一个邻域内计算阈值所采用的算法，有两个取值，分别为 ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C 和 ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C 。

ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C的计算方法是计算出领域的平均值再减去第七个参数double C的值。

ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C的计算方法是计算出领域的高斯均值再减去第七个参数double C的值。

int thresholdType：这是阈值类型，只有两个取值，分别为 THRESH_BINARY 和THRESH_BINARY_INV 具体的请看官方的说明，这里不多做解释。

int blockSize：adaptiveThreshold的计算单位是像素的邻域块，这是局部邻域大小，3、5、7等。

double C：这个参数实际上是一个偏移值调整量，用均值和高斯计算阈值后，再减或加这个值就是最终阈值。

可自行调整相应参数：

【数据处理】

1、图像压缩
压缩为128*64（掌控板oled屏幕分辨率）

<font face="微软雅黑">def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 W=128
 H=64
 size = (W,H)
 while(1): # get a frame and show 
    ret, frame = cap.read()
    if(ret):
        frame = cv2.resize(frame, size)
        gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        BIN= cv2.adaptiveThreshold(gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,25,5)
        cv2.imshow('Capture1', frame)
        cv2.imshow('Capture2', BIN)
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
            break
 cv2.destroyAllWindows()
if __name__=='__main__':
    main()</font>
复制代码

2、查看二值化后的数据：

def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 W=128
 H=64
 size = (W,H)
 while(1): # get a frame and show 
    ret, frame = cap.read()
    if(ret):
        frame = cv2.resize(frame, size)
        gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        BIN= cv2.adaptiveThreshold(gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,25,5)
        cv2.imshow('Capture1', frame)
        cv2.imshow('Capture2', BIN)
        for h in range(H):
            for w in range(W):
                    print(BIN[h][w],end="")
            print()
        #if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
 cv2.destroyAllWindows()
if __name__=='__main__':
    main()
复制代码

从上图看出，大于阈值的都显示为“255”，但“255”不是我想要的，我要的是“1”。

修改下面的代码，大于阈值的输出为“1”。

BIN= cv2.adaptiveThreshold(gray,1,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,25,5)

但这样，窗口就无法显示图像了。“1”相对“255”接近于“0”，窗口显示为全黑。所以将图像拷贝一份用来窗口显示，另一份用来进行数据处理。

<font face="微软雅黑">def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 W=128
 H=64
 size = (W,H)
 while(1): # get a frame and show 
    ret, frame1 = cap.read()
    if(ret):
        frame2=frame1.copy()
        frame1 = cv2.resize(frame1, size)
        gray1 = cv2.cvtColor(frame1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        gray2 = cv2.cvtColor(frame2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        BIN1= cv2.adaptiveThreshold(gray1,1,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,7,3)
        BIN2= cv2.adaptiveThreshold(gray2,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,7,3)
        cv2.imshow('Capture1', frame2)
        cv2.imshow('Capture2', BIN2)
        for h in range(H):
            for w in range(W):
              print(BIN1[h][w],end="")
            print()
        #if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
 cv2.destroyAllWindows()
if __name__=='__main__':
    main()</font>
复制代码

"0"和“1”展示自我

【分析数据】
掌控板能显示“pbm”图像文件，看一下Bad Apple“123.pbm”文件数据内容：
下载附件

5帧badapple_pbm.zip

发现它是以“十六进制”存储，每四位16进制数为一组。
需要把我的数据处理成它这种形式

def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 W=128
 H=64
 size = (W,H)
 val=0
 str1=''
 while(1): # get a frame and show 
    ret, frame1 = cap.read()
    if(ret):
        frame2=frame1.copy()
        frame1 = cv2.resize(frame1, size)
        gray1 = cv2.cvtColor(frame1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        gray2 = cv2.cvtColor(frame2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        BIN1= cv2.adaptiveThreshold(gray1,1,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,7,3)
        BIN2= cv2.adaptiveThreshold(gray2,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,7,3)
        cv2.imshow('Capture1', frame2)
        cv2.imshow('Capture2', BIN2)

        str1=""
        for h in range(H):
          for w in range(0,W,16):
             for i in range(4):
                  val=(int(BIN1[h][w+i*4+0])*8 + int(BIN1[h][w+i*4+1])*4 + int(BIN1[h][w+i*4+2])*2 + int(BIN1[h][w+i*4+3])*1)
                  if val>=10:
                    if val == 10:
                      str1=str1+'A'
                    if val==11:
                      str1=str1+'B'
                    if val==12:
                      str1=str1+'C'
                    if val==13:
                      str1=str1+'D'
                    if val==14:
                      str1=str1+'E'
                    if val==15:
                      str1=str1+'F'
                  else:
                      str1=str1+str(val)
             str1=str1+" "
        print(str1)
        '''for h in range(H):
            for w in range(W):
              print(BIN1[h][w],end="")
            print()'''
        #if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
 cv2.destroyAllWindows()
if __name__=='__main__':
    main()
复制代码

但这个字符串是不能发送给掌控板的，需要用bytearray.fromhex(str1)进行处理

【wifi传数据】
下面的是的传送“Bad Apple”pbm文件的电脑端程序，其中“192.168.31.93”，需要改成自己掌控板的IP，“pic\{}.pbm”，改成自己”pbm“文件所在的目录。

import socket
import time
def main():

  for i in range(1,1098):
    s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.connect(('<font color="#ff0000">192.168.31.93</font>',10000))
    with open(r'<font color="#ff0000">pic\{}.pbm</font>'.format(i),'rb') as f:
      #注意到需要用二次 f.readline() 把前二行的数据处理掉。
      #数据内容如下：
      #第一行：P4，即 PBM 二进制数据
      #第三行：图像的像素为88*64
      f.readline()
      f.readline()
      data=f.read()
      s.send(data)
    print(i)
    time.sleep(0.19)
    s.close()
if __name__=='__main__':
        main()
复制代码

【掌控板程序】

from mpython import *
import usocket
import network
my_wifi = wifi()
my_wifi.connectWiFi('###', '##########')
while not my_wifi.sta.isconnected():
     pass
oled.fill(0)
oled.DispChar(my_wifi.sta.ifconfig()[0], 0, 0, 1)
oled.show()
#socket.socket() 创建了一个 socket 对象，并且支持 context manager type，你可以使用 with 语句，这样你就不用再手动调用 s.close() 来关闭 socket 了
s=usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_STREAM)
#bind() 方法的入参取决于 socket 的地址族，在这个例子中我们使用了 socket.AF_INET (IPv4)，它接收一个二元组(host, port)入参
#端口号应该是 1-65535 之间的整数（0是保留的），这个整数就是用来接受客户端链接的 TCP 端口号，如果端口号小于 1024，有的操作系统会要求管理员权限
s.bind((my_wifi.sta.ifconfig()[0],10000))
#listen() 方法调用使服务器可以接受连接请求，这使它成为一个「监听中」的 socket
#listen() 方法有一个 backlog 参数。它指定在拒绝新的连接之前系统将允许使用的 未接受的连接 数量。从 Python 3.5 开始，这是可选参数。如果不指定，Python 将取一个默认值
s.listen(5)

while True:
      #accept() 方法阻塞并等待传入连接。当一个客户端连接时，它将返回一个新的 socket 对象，对象中有表示当前连接的 conn 和一个由主机、端口号组成的 IPv4/v6 连接的元组
      con=s.accept()[0]
      data=con.recv(1024)
      #framebuf.FrameBuffer(buffer, width, height, format) 可以构建帧缓存对象， buffer 为缓存区数据，width 为图片宽度，height 为图片高度，format 为FrameBuffer的格式，即对应图片取模时数据输出的扫描模式：framebuf.MONO_HLSB 为水平方向；framebuf.MONO_VLSB 为垂直方向。
      fbuf=framebuf.FrameBuffer(bytearray(data),88,64,framebuf.MONO_HLSB)
      oled.fill(0)
      #oled.blit(fbuf, x, y) 使用OLED显示图片帧，fbuf 为FrameBuffer对象，x 、y 为起始点的坐标x、y。
      oled.blit(fbuf,19,0)
      oled.show()
      con.close()
复制代码

“88”是“Bad Apple”的，接收实时视频流时要改成“128”，“19”改成“0”。

在Mind+中，扩展选择掌控板，右上角选择MicroPython，手动编辑。

也可使用mPython

【实时视频流显示完整代码】

电脑端

结合传送“Bad Apple”pbm文件的程序，完成实时视频流传送。

<font face="微软雅黑">def main():
 import cv2
 import numpy as np
 import socket
 import time
 import binascii
 import socket
 import time
 cap = cv2.VideoCapture(0)
 W=128
 H=64
 size = (W,H)
 val=0
 str1=''
 while(1): # get a frame and show 
    ret, frame1 = cap.read()
    if(ret):
        frame2=frame1.copy()
        frame1 = cv2.resize(frame1, size)
        gray1 = cv2.cvtColor(frame1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        gray2 = cv2.cvtColor(frame2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        BIN1= cv2.adaptiveThreshold(gray1,1,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,7,3)
        BIN2= cv2.adaptiveThreshold(gray2,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,7,3)
        cv2.imshow('Capture1', frame2)
        cv2.imshow('Capture2', BIN2)

        str1=""
        for h in range(H):
          for w in range(0,W,16):
             for i in range(4):
                  val=(int(BIN1[h][w+i*4+0])*8 + int(BIN1[h][w+i*4+1])*4 + int(BIN1[h][w+i*4+2])*2 + int(BIN1[h][w+i*4+3])*1)
                  if val>=10:
                    if val == 10:
                      str1=str1+'A'
                    if val==11:
                      str1=str1+'B'
                    if val==12:
                      str1=str1+'C'
                    if val==13:
                      str1=str1+'D'
                    if val==14:
                      str1=str1+'E'
                    if val==15:
                      str1=str1+'F'
                  else:
                      str1=str1+str(val)
             str1=str1+" "
        #print(str1)
        s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        s.connect(('192.168.31.93',10000))
        s.send(bytearray.fromhex(str1))
        time.sleep(0.19)
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
         break
 cv2.destroyAllWindows()
if __name__=='__main__':
    main()</font>
复制代码

【源文件】
这里使用代码格式，总是去掉我的缩进空格，Python采用代码缩进和冒号（ : ）来区分代码块之间的层次。所以附上源文件，我很厚道。
下载附件

掌控监视器.zip

【直播协议】
一、RTMP、RTSP、HTTP协议
这三个协议都属于互联网 TCP/IP 五层体系结构中应用层的协议。理论上这三种都可以用来做视频直播或点播。但通常来说，直播一般用 RTMP、RTSP。而点播用 HTTP。下面分别介绍下三者的特点。

1，RTMP协议
（1）是流媒体协议。
（2）RTMP协议是 Adobe 的私有协议，未完全公开。
（3）RTMP协议一般传输的是 flv，f4v 格式流。
（4）RTMP一般在 TCP 1个通道上传输命令和数据。

2，RTSP协议
（1）是流媒体协议。
（2）RTSP协议是共有协议，并有专门机构做维护。.
（3）RTSP协议一般传输的是 ts、mp4 格式的流。
（4）RTSP传输一般需要 2-3 个通道，命令和数据通道分离。

3，HTTP协议
（1）不是是流媒体协议。
（2）HTTP协议是共有协议，并有专门机构做维护。（3）HTTP协议没有特定的传输流。
（4）HTTP传输一般需要 2-3 个通道，命令和数据通道分离。

二、传送RTMP视频流

rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv1 cctv1综合

rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv2 cctv2财经

rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv3 cctv3综艺

rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv4 cctv4中文国际

rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv5 cctv5体育（测试有效）

rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv6 cctv6电影

......后边到cctvn自己测-----

代码只需修改： cap = cv2.VideoCapture(0)为 cap = cv2.VideoCapture(‘rtmp://58.200.131.2:1935/livetv/cctv5’)，网速不好，会有些卡顿。同时我没有修改time.sleep(0.19)，大家可以改小一些，如time.sleep(0.04)，效果会更好。

【智控万物】掌控监视器图17

【本地视频】

代码修改： cap = cv2.VideoCapture(0)为 cap = cv2.VideoCapture(‘CCTV.mp4’)，‘CCTV.mp4’视频文件最好与代码文件放在一个目录下。同时我没有修改time.sleep(0.19)，大家可以改小一些，如time.sleep(0.04)，效果会更好。

【智控万物】掌控监视器图18