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python socket网络编程

将ros机器人摄像头捕捉的画面在上位机实时显示，需要用到socket网络编程，提供了TCP和UDP两种方式

TCP服务器端代码:

1. 创建TCP套接字:
   • s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) 创建了一个TCP套接字。SOCK_STREAM 表示这是一个TCP套接字，而不是UDP的 SOCK_DGRAM。
2. 绑定地址:
   • s.bind(addr) 将套接字绑定到一个特定的地址和端口上。
3. 监听连接:
   • s.listen(1) 使套接字开始监听连接请求。参数 1 表示最多可以有一个待处理的连接。
4. 接受连接:
   • conn, addr = s.accept() 阻塞，直到客户端连接。一旦客户端连接，它将返回一个新的套接字对象和客户端的地址。
5. 接收和处理数据:
   • 在一个循环中，data = conn.recv(921600) 从新的套接字对象接收数据。
   • 使用 cv2.imdecode 和 cv2.imshow 处理和显示接收到的图像数据。
   • 如果按下 ‘q’ 键，循环将终止。
6. 清理:
   • conn.close() 关闭客户端连接。
   • s.close() 关闭监听套接字。
   • cv2.destroyAllWindows() 关闭所有OpenCV窗口。

import numpy as np
import cv2
from socket import *# 创建TCP套接字
s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
addr = ('127.0.0.1', 8080)
s.bind(addr)
s.listen(1)  # 监听连接，参数1表示最大连接数print("Waiting for a connection...")
conn, addr = s.accept()  # 接受连接
print(f"Connection from {addr}")try:while True:data = conn.recv(921600)  # 接收数据if not data:break  # 如果没有数据，退出循环receive_data = np.frombuffer(data, dtype='uint8')r_img = cv2.imdecode(receive_data, 1)r_img = r_img.reshape(480, 640, 3)cv2.putText(r_img, "server", (50, 50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 0, 0), 2)cv2.imshow('server_frame', r_img)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break
finally:conn.close()  # 关闭连接s.close()  # 关闭套接字cv2.destroyAllWindows()

TCP客户端:

1. 创建TCP套接字:
   • 同样使用 s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) 创建一个TCP套接字。
2. 连接到服务器:
   • s.connect(addr) 尝试连接到服务器的地址和端口。
3. 捕获和处理图像:
   • 在一个循环中，使用 cv2.VideoCapture 捕获图像，并通过 cv2.flip 对图像进行处理。
4. 发送图像数据:
   • 创建一个新线程 th 来调用 send_img 函数，并使用 th.start() 启动线程。
   • send_img 函数中，使用 cv2.imencode 将图像编码为JPEG格式，然后使用 s.sendall(send_data) 将图像数据发送到服务器。
5. 显示图像:
   • 在本地显示处理过的图像，并检查是否按下了 ‘q’ 键来决定是否退出循环。
6. 清理:
   • s.close() 关闭TCP套接字。
   • cv2.destroyAllWindows() 关闭所有OpenCV窗口。

import cv2
import threading
from socket import *def send_img():_, send_data = cv2.imencode('.jpg', img, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 50])s.sendall(send_data)  # 发送所有数据print(f'已发送{len(send_data)}Bytes的数据')addr = ('127.0.0.1', 8080)
cap = cv2.VideoCapture(0)s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
s.connect(addr)  # 连接到服务器try:while True:_, img = cap.read()img = cv2.flip(img, 1)th = threading.Thread(target=send_img)th.setDaemon(True)th.start()cv2.putText(img, "client", (50, 50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 0, 0), 2)cv2.imshow('client_frame', img)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break
finally:s.close()  # 关闭套接字cv2.destroyAllWindows()

1. 导入必需的库:
   • sys 和 os 是Python的标准库，用于访问与Python解释器和操作系统交互的一些功能。
   • numpy 是一个用于数值计算的库。
   • cv2 是OpenCV库的Python接口，用于图像处理和计算机视觉任务。
   • threading 和 time 是Python的标准库，分别用于多线程编程和时间相关的功能。
   • socket 是Python的标准库，用于网络通信。
2. 创建一个UDP套接字:
   • s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) 这行代码创建了一个新的UDP套接字。
3. 绑定套接字到地址:
   • addr = ('127.0.0.1', 8080) 这行代码定义了一个地址，其中 127.0.0.1 是本机的IP地址，8080 是端口号。
   • s.bind(addr) 这行代码将套接字绑定到指定的地址。
4. 接收和处理数据:
   • 这个脚本进入一个无限循环，等待接收数据。
   • data, _ = s.recvfrom(921600) 这行代码从套接字接收数据，最多接收921600字节的数据。
   • receive_data = np.frombuffer(data, dtype='uint8') 这行代码将接收到的数据转换为一个numpy数组。
   • r_img = cv2.imdecode(receive_data, 1) 这行代码解码接收到的数据，将其转换为一个OpenCV图像对象。
   • r_img = r_img.reshape(480, 640, 3) 这行代码将图像重塑为480x640的大小，并指定该图像有3个颜色通道。
   • cv2.putText(...) 这行代码将文本 “server” 画到图像上。
   • cv2.imshow('server_frame', r_img) 这行代码显示处理后的图像。
   • if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): 这行代码检查是否按下了键 ‘q’，如果是，则退出循环。
5. 清理:
   • cv2.destroyAllWindows() 这行代码关闭所有OpenCV窗口。

UDP服务器端:

import sys, osimport numpy as np
import cv2, threading, time
from socket import *s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# addr = ('192.168.64.1', 8080)
addr = ('127.0.0.1', 8080)          # 127.0.0.1表示本机的IP，相当于我和“自己”的关系
s.bind(addr)
while True:data, _ = s.recvfrom(921600)receive_data = np.frombuffer(data, dtype='uint8')r_img = cv2.imdecode(receive_data, 1)r_img = r_img.reshape(480, 640, 3)cv2.putText(r_img, "server", (50, 50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 0, 0), 2)cv2.imshow('server_frame', r_img)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):breakcv2.destroyAllWindows()

1. 导入必需的库:
   • 同样导入了numpy, cv2, threading, time和socket库。
2. 定义 send_img 函数:
   • send_img 函数中，通过 s.sendto(send_data, addr) 语句将图像数据发送到指定的地址。
   • 输出已发送的数据大小，并通过 s.close() 关闭套接字。
3. 设置地址:
   • addr = ('127.0.0.1', 8080) 设置了目标地址和端口。
4. 初始化摄像头:
   • 通过 cv2.VideoCapture(0) 初始化摄像头，并进入一个无限循环。
5. 捕获和处理图像:
   • 在循环中，通过 _, img = cap.read() 语句捕获图像。
   • 通过 cv2.flip(img, 1) 语句将图像进行水平翻转。
6. 创建并启动发送图像数据的线程:
   • 创建一个新的UDP套接字。
   • 创建一个新线程 th，并将 send_img 函数设置为该线程的目标。
   • 通过 th.setDaemon(True) 将线程设置为守护线程，这意味着主程序退出时，该线程也会退出。
   • 通过 cv2.imencode('.jpg', img, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 50]) 语句将图像编码为JPEG格式，质量设置为50。
   • 通过 th.start() 语句启动线程。
7. 显示图像:
   • 通过 cv2.putText(...) 和 cv2.imshow('client_frame', img) 语句在本地显示图像，并在图像上添加了文本 “client”。
8. 退出条件:
   • 如果按下’q’键，通过 cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q') 语句检测到这一条件，并退出循环。
9. 清理:
   • 通过 cv2.destroyAllWindows() 语句关闭所有OpenCV窗口。

该脚本应该与你之前提供的服务器脚本配合使用，服务器脚本用于接收图像数据，而这个客户端脚本用于发送图像数据。

UDP客户端:

import numpy as np
import cv2, threading, time
from socket import *def send_img():s.sendto(send_data, addr)print(f'已发送{img.size}Bytes的数据')s.close()# input('>>')# addr = ('192.168.43.106', 8080)
addr = ('127.0.0.1', 8080)          # 127.0.0.1表示本机的IP，相当于我和“自己”的关系
cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:_, img = cap.read()img = cv2.flip(img, 1)s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)th = threading.Thread(target=send_img)th.setDaemon(True)_, send_data = cv2.imencode('.jpg', img, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 50])th.start()cv2.putText(img, "client", (50, 50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 0, 0), 2)cv2.imshow('client_frame', img)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):breakcv2.destroyAllWindows()