将pyqtgraph多处理实现到pyqt小部件中

Question

我试图在我用Python设计的GUI上绘制图像.完整的程序将从相机收集图像数据,然后在GUI上显示图像.我已经探索过使用matplotlib,但它对于我的应用来说太慢了.我需要快速更新的情节(最好尽可能快地从相机中获取,一次是半秒或秒).这对pyqt来说很有挑战性,因为即使使用QThread,情节似乎也只能在主线程上更新,这会导致我的程序停止并且GUI无法被用户访问.

我读到pyqtgraph假设是一个比matplotlib快得多的绘图库.所以我尝试了它并且喜欢它,但它在显示图像时似乎与matplotlib有同样的问题.它会停止整个GUI.我做了一些研究并遇到了这个问题:没有paintEvent绘画,其中一个答案提出使用QtProcess().因此,我的问题是,是否有可能(如果是这样,你能提供一些示例代码)将QtProcess()实现到GUI中,即如何在一个单独的进程中运行GUI？(另外,如果有一种方法可以使用matplotlib,那将非常有帮助.)

这是我设计用来测试我的问题的简单示例.我从pyqtgraph的示例中获取了一个示例脚本,并将pyqtgraph图导入pyqt小部件.然后按下pushButton时,它显示的图表.如果您运行脚本,您会注意到第一个绘图需要很长时间才能加载(6或7秒).再次按下按钮,似乎加载速度更快.我正在QThread()中进行所有数据生成,但是绘图似乎需要主线程才能工作,即使它是在QThread中完成的.我想做与本例中完全相同的事情,除了使用QtProcess()来处理绘图.

欢迎任何有关策划或可能的替代方案的任何其他建议.谢谢

GUI脚本:

# -*- coding: utf-8 -*-

# Form implementation generated from reading ui file 'GUI.ui'
#
# Created: Fri Jun 28 14:40:22 2013
#      by: PyQt4 UI code generator 4.9.5
#
# WARNING! All changes made in this file will be lost!

from PyQt4 import QtCore, QtGui

try:
    _fromUtf8 = QtCore.QString.fromUtf8
except AttributeError:
    _fromUtf8 = lambda s: s

class Ui_MainWindow(object):
    def setupUi(self, MainWindow):
        MainWindow.setObjectName(_fromUtf8("MainWindow"))
        MainWindow.resize(800, 534)
        self.centralwidget = QtGui.QWidget(MainWindow)
        self.centralwidget.setObjectName(_fromUtf8("centralwidget"))
        self.gridLayout_2 = QtGui.QGridLayout(self.centralwidget)
        self.gridLayout_2.setObjectName(_fromUtf8("gridLayout_2"))
        self.gridLayout = QtGui.QGridLayout()
        self.gridLayout.setObjectName(_fromUtf8("gridLayout"))
        self.scrollArea = QtGui.QScrollArea(self.centralwidget)
        self.scrollArea.setFrameShape(QtGui.QFrame.NoFrame)
        self.scrollArea.setFrameShadow(QtGui.QFrame.Plain)
        self.scrollArea.setWidgetResizable(True)
        self.scrollArea.setObjectName(_fromUtf8("scrollArea"))
        self.scrollAreaWidgetContents = QtGui.QWidget()
        self.scrollAreaWidgetContents.setGeometry(QtCore.QRect(0, 0, 780, 514))
        self.scrollAreaWidgetContents.setObjectName(_fromUtf8("scrollAreaWidgetContents"))
        self.widgetPlot = QtGui.QWidget(self.scrollAreaWidgetContents)
        self.widgetPlot.setGeometry(QtCore.QRect(20, 10, 741, 451))
        self.widgetPlot.setObjectName(_fromUtf8("widgetPlot"))
        self.pushButtonPlot = QtGui.QPushButton(self.scrollAreaWidgetContents)
        self.pushButtonPlot.setGeometry(QtCore.QRect(340, 480, 75, 23))
        self.pushButtonPlot.setObjectName(_fromUtf8("pushButtonPlot"))
        self.scrollArea.setWidget(self.scrollAreaWidgetContents)
        self.gridLayout.addWidget(self.scrollArea, 1, 0, 1, 1)
        self.gridLayout_2.addLayout(self.gridLayout, 0, 0, 1, 1)
        MainWindow.setCentralWidget(self.centralwidget)

        self.retranslateUi(MainWindow)
        QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(MainWindow)

    def retranslateUi(self, MainWindow):
        MainWindow.setWindowTitle(QtGui.QApplication.translate("MainWindow", "MainWindow", None, QtGui.QApplication.UnicodeUTF8))
        self.pushButtonPlot.setText(QtGui.QApplication.translate("MainWindow", "Plot", None, QtGui.QApplication.UnicodeUTF8))

包装:

import numpy as np
import scipy

from pyqtgraph.Qt import QtCore, QtGui
import pyqtgraph as pg

import sys

from PyQt4.QtCore import * 
from PyQt4.QtGui import *

from GUI import Ui_MainWindow


class MyForm(QMainWindow):
    def __init__(self, parent=None):
        QWidget.__init__(self, parent)
        self.ui = Ui_MainWindow()
        self.ui.setupUi(self)

        self.imv = pg.ImageView()

        vbox = QVBoxLayout()
        vbox.addWidget(self.imv)
        self.ui.widgetPlot.setLayout(vbox)

        self.plot_thread = plotData()

        self.connect(self.ui.pushButtonPlot, SIGNAL("clicked()"), lambda : self.plot_thread.input(self.imv))

    def threadPlot(self):
        self.plot_thread.input(self.imv)


    def plot(self):
        ## Create random 3D data set with noisy signals
        self.img = scipy.ndimage.gaussian_filter(np.random.normal(size=(200, 200)), (5, 5)) * 20 + 100
        self.img = self.img[np.newaxis,:,:]
        decay = np.exp(-np.linspace(0,0.3,100))[:,np.newaxis,np.newaxis]
        data = np.random.normal(size=(100, 200, 200))
        data += self.img * decay
        data += 2

        ## Add time-varying signal
        sig = np.zeros(data.shape[0])
        sig[30:] += np.exp(-np.linspace(1,10, 70))
        sig[40:] += np.exp(-np.linspace(1,10, 60))
        sig[70:] += np.exp(-np.linspace(1,10, 30))

        sig = sig[:,np.newaxis,np.newaxis] * 3
        data[:,50:60,50:60] += sig

        self.imv.setImage(data, xvals=np.linspace(1., 3., data.shape[0]))


class plotData(QThread):
    def __init__(self,parent=None):
        QThread.__init__(self,parent)
        self.exiting = False
    def input(self, imv):
        self.imv = imv
        self.start()

    def collectImage(self):
        ## Create random 3D data set with noisy signals
        self.img = scipy.ndimage.gaussian_filter(np.random.normal(size=(200, 200)), (5, 5)) * 20 + 100
        self.img = self.img[np.newaxis,:,:]
        decay = np.exp(-np.linspace(0,0.3,100))[:,np.newaxis,np.newaxis]
        data = np.random.normal(size=(100, 200, 200))
        data += self.img * decay
        data += 2

        ## Add time-varying signal
        sig = np.zeros(data.shape[0])
        sig[30:] += np.exp(-np.linspace(1,10, 70))
        sig[40:] += np.exp(-np.linspace(1,10, 60))
        sig[70:] += np.exp(-np.linspace(1,10, 30))

        sig = sig[:,np.newaxis,np.newaxis] * 3
        data[:,50:60,50:60] += sig

        self.imv.setImage(data, xvals=np.linspace(1., 3., data.shape[0]))

    def run(self):

        self.collectImage()
        self.emit(SIGNAL("Done"))


app = QApplication(sys.argv)
myapp = MyForm()

myapp.show()
sys.exit(app.exec_())

我试图尝试使用QtProcess()(不成功,我不知道如何将QtProcess()小部件导入Qt GUI):

import numpy as np
import scipy

from pyqtgraph.Qt import QtCore, QtGui
import pyqtgraph as pg

import sys

from PyQt4.QtCore import * 
from PyQt4.QtGui import *

from GUI import Ui_MainWindow


class MyForm(QMainWindow):
    def __init__(self, parent=None):
        QWidget.__init__(self, parent)
        self.ui = Ui_MainWindow()
        self.ui.setupUi(self)

        self.proc = mp.QtProcess()

        self.remotepg = self.proc._import('pyqtgraph')
        self.win = self.remotepg.plot()

        self.imv = self.win.plot([1,4,2,3], [4,6,3,4], pen=None, symbol='o')

        vbox = QVBoxLayout()
        vbox.addWidget(self.imv)
        self.ui.widgetPlot.setLayout(vbox)

app = QApplication(sys.argv)
myapp = MyForm()

myapp.show()
sys.exit(app.exec_())

Answer 1

在后台工作时,有三种通用方法可以保持GUI响应:

1. 计时器 - 一切都在GUI线程内运行,你的工作是通过让计时器在GUI更新之间调用某些功能来完成的.这是最简单和最常用的方法,使用pyqtgraph或matplotlib很可能是足够的(如果写得正确).这种方法的缺点是如果工作函数需要很长时间,GUI将变得无响应.但是,从相机中提取数据并显示它不应该导致问题.
2. 线程 - 如果您的工作函数变得太长,您可以将一些工作移到单独的线程中.重要的是,您不能从其他线程更改GUI.做尽可能多的工作,然后将结果发送到GUI线程进行显示.
3. 进程 - 这或多或少与使用线程的方法相同,但是具有可以获得更好的CPU利用率(读取python中的全局解释器锁)的优点,以及进程之间的通信可能比之间更加麻烦的缺点.线程.Pyqtgraph具有内置的多处理功能,使这更容易(参见pyqtgraph/examples/RemoteSpeedTest.py)

本主题在其他地方进行了广泛讨论,因此我将其留在那里.

考虑到这一点,您发布的代码存在一些问题:

1. 您正在生成并显示每帧更新的3D数据集(100帧视频).这就是它似乎更新缓慢的原因.有关正确完成视频的示例,请参阅pyqtgraph/examples/ImageItem.py和VideoSpeedTest.py.
2. 您正在从工作线程调用setImage; 这可能有时会起作用,但预计它会崩溃.更好的方法是在worker中生成数据,然后将数据发送到主GUI线程以进行显示.Qt文档深入讨论了线程.(但正如我之前提到的,完全避免线程会更好)

最后,要遵循一条重要规则:如果遇到性能问题,请分析您的代码.在知道导致问题的原因之前,您无法解决问题.