python怎么實現(xiàn)udp傳輸圖片功能

這篇文章將為大家詳細講解有關python怎么實現(xiàn)udp傳輸圖片功能，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

python實現(xiàn)udp傳輸圖片的具體代碼

首先要了解UDP的工作模式

對于服務器，首先綁定IP和端口，本機測試的時候可以使用127.0.0.1是本機的專有IP，端口號 大于1024的是自定義的，所以用大于1024的端口號，然后接收客戶端數(shù)據(jù)，處理，返回
對于客戶端，UDP不用建立連接，只管發(fā)送不管接收到沒有，所以可以直接對服務器的IP地址和端口號發(fā)送信息，然后等待應答。

注意傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是二進制流數(shù)據(jù)，所以要找方法把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編碼成二進制碼流，傳過去之后再解碼即可，這里我用到了opencv讀取圖片成numpy的array格式，然后編碼，傳輸，最后接到之后再解碼。

先說一次性傳輸整個圖片，這個思路就是接受的參數(shù)設置很大，而且圖片比較小的情況，實現(xiàn)比較簡單

首先是服務器腳本，實現(xiàn)了接收、顯示、應答

udp_sever.py

# -*- coding: utf-8 -*-

import socket
import cv2
import numpy as np

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 綁定端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

print('Bind UDP on 9999...')

while True:
 # 接收數(shù)據(jù):
 data, addr = s.recvfrom(400000)
 print('Received from %s:%s.' % addr)
 #解碼
 nparr = np.fromstring(data, np.uint8)
 #解碼成圖片numpy
 img_decode = cv2.imdecode(nparr, cv2.IMREAD_COLOR)
 cv2.imshow('result',img_decode)
 cv2.waitKey()
 reply = "get message!!!"
 s.sendto(reply.encode('utf-8'), addr)
 cv2.destroyAllWindows()

客戶端腳本，實現(xiàn)了發(fā)送圖片，接收應答

udp_client.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import cv2
import numpy as np

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

img = cv2.imread('/home/xbw/jupyter_notebook/0.jpg')
img_encode = cv2.imencode('.jpg', img)[1]
data_encode = np.array(img_encode)
data = data_encode.tostring()

# 發(fā)送數(shù)據(jù):
s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
# 接收數(shù)據(jù):
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

s.close()

為了方便理解放一下圖片轉到二進制再轉回圖片的代碼

import numpy as np
import cv2
img = cv2.imread('0.jpg')
img_encode = cv2.imencode('.jpg', img)[1]
data_encode = np.array(img_encode)
str_encode = data_encode.tostring()
#print(str_encode)
nparr = np.fromstring(str_encode, np.uint8)
img_decode = cv2.imdecode(nparr, cv2.IMREAD_COLOR)
cv2.imshow('result',img_decode)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

分批傳輸圖片

搞了好久終于知道怎么分批傳輸圖片了，首先要知道需要傳的圖片需要多長的內存，不然不知道什么時候停止接收，這樣就要考慮加一個文件頭，告訴服務器要接受多長的碼流。

實現(xiàn)思路是，首先客戶端要先發(fā)送一個文件頭，包含了碼流的長度，用一個long int型的數(shù)，先用struct.pack打包，發(fā)過去，然后循環(huán)發(fā)送圖片的碼流即可

接著服務器先接到文件頭，確認圖片碼流的長度，然后循環(huán)接收確定長度的碼流，最后再解碼成圖片即可

實現(xiàn)代碼如下：

首先是客戶端腳本

udp_client.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import cv2
import numpy as np
import struct

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
#讀取圖片，編碼成二進制 bytes格式
img = cv2.imread('/home/xbw/jupyter_notebook/0.jpg')
img_encode = cv2.imencode('.jpg', img)[1]
data_encode = np.array(img_encode)
data = data_encode.tostring()
#定義文件頭，打包成結構體
fhead = struct.pack('l',len(data))
# 發(fā)送文件頭:
s.sendto(fhead,('127.0.0.1', 9999))
#循環(huán)發(fā)送圖片碼流
for i in range(len(data)//1024+1):
 if 1024*(i+1)>len(data):
 s.sendto(data[1024*i:], ('127.0.0.1', 9999))
 else:
 s.sendto(data[1024*i:1024*(i+1)], ('127.0.0.1', 9999))
# 接收應答數(shù)據(jù):
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
#關閉
s.close()

然后是服務器接收

udp_sever.py

# -*- coding: utf-8 -*-

import socket
import cv2
import numpy as np
import struct

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 綁定端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

print('Bind UDP on 9999...')

while True:
 # 接收文件頭，文件頭的長度由calcsize函數(shù)確定，注意這里recvfrom是接收UDP消息，recv是接收TCP消息
 fhead_size = struct.calcsize('l')
 buf,addr = s.recvfrom(fhead_size)
 if buf:
 #這里結果是一個元組，所以把值取出來
 data_size = struct.unpack('l',buf)[0]
 #接收圖片碼流長度的碼流
 recvd_size = 0
 data_total = b''
 while not recvd_size == data_size:
 if data_size -recvd_size >1024:
  data,addr = s.recvfrom(1024)
  recvd_size += len(data)
 else:
  data,addr = s.recvfrom(1024)
  recvd_size = data_size 
 data_total += data
# data, addr = s.recvfrom(400000)
 print('Received')
# reply = 'Hello, %s!' % data.decode('utf-8')
# s.sendto(reply.encode('utf-8'), addr)
 #把接到的碼流解碼成numpy數(shù)組，顯示圖像
 nparr = np.fromstring(data_total, np.uint8)
 img_decode = cv2.imdecode(nparr, cv2.IMREAD_COLOR)
 cv2.imshow('result',img_decode)
 cv2.waitKey()
 #應答
 reply = "get message!!!"
 s.sendto(reply.encode('utf-8'), addr)
 cv2.destroyAllWindows()

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上面是基本的實現(xiàn)，經過一番學習我終于掌握了UDP傳輸?shù)木?/p>

首先是確定客戶端和服務器的運行機制

客戶端：先定義一個socket對象，不用綁定，然后指定IP地址和端口發(fā)送消息，然后如果用了recvfrom就會一直阻塞等待應答（這個很有用，作用就是保證對方確實收到，再發(fā)新的消息，不用在考慮發(fā)送頻率的問題了），前面加一個while True就可以循環(huán)發(fā)送了，如果涉及到很大的消息，可以拆分發(fā)送，技巧是先發(fā)送一個文件頭高速服務器要發(fā)的內容有多大（文件頭這里建議使用stuct庫，看前面例程），然后隨后發(fā)送文件內容，保證要循環(huán)發(fā)送，因為每次發(fā)送，對面就當發(fā)了一次，假如發(fā)了2048字節(jié)的內容，對面設置的每次收1024，那么剩下的1024就被丟掉了，而不是等待下次繼續(xù)接收。還有就是發(fā)送的是二進制的碼流，目前我用到的轉換成碼流的方法有：圖片用opencv,先imencode 轉成二進制，然后再轉成numpy，然后再tostring。文件頭這種，需要確切知道占多大內存，使得服務器好接收的，用了stuct庫，里面的pack,unpack,calcsize三個函數(shù)非常好用，發(fā)送的時候把數(shù)據(jù)pack一下就能發(fā)送了。列表、字典等等，作為文件內容，用到了json，有點萬能，先json.dumps轉換成json類型，然后再encode編碼成二進制即可拿去發(fā)送了。

服務器：先定義一個socket對象，綁定IP地址和端口，讓客戶端可以找到，然后等待接收消息，收到消息之后處理消息，應答，配合客戶端的recvfrom，保證接收頻率一致，服務器為了保證始終接收消息，一定會有一個while True,接收到的消息是二進制碼流，因此要進行解碼。針對上面講的編碼方式解碼，其實就是編碼方式的反向操作：圖片，用opencv解碼，先是np.fromstring，然后再cv2.imdecode(data, cv2.IMREAD_COLOR)。對于接收文件頭，這里有點技巧，用struct.calcsize確定文件頭長度，然后只接收這個長度的碼流，再unpack出來即可，這里unpack是個元組。對于json，解碼就是先decode,再json.loads即可，是上面編碼的反向操作。

然后再高端一點的操作，同一個腳本多進程工作，這就要用到了threading.Thread創(chuàng)建多個進程，思路就是新建多個服務器，然后分配給不同的進程，他們的IP地址可以一樣，端口號不一樣就行，然后就可以在同一個腳本里并行工作了，這里不同于TCP，因為UDP不需要建立連接

然后附上我實現(xiàn)的源碼，服務器腳本里有兩個進程，一個接收客戶端1的圖片，另一個接收客戶端2的列表

服務器

udp_server.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import cv2
import numpy as np
import struct
import threading
import json
#設置IP地址、兩個服務器端口號
dest_ip = '127.0.0.1'
img_port = 9999
msg_port = 6666

#服務器1的處理、應答函數(shù)，接收圖片、顯示、應答
def receive_img(rec_img):
 while True:
 # 接收數(shù)據(jù):
 fhead_size = struct.calcsize('l')
 buf,addr = rec_img.recvfrom(fhead_size)
 if buf:
  data_size = struct.unpack('l',buf)[0]
  print(data_size)
 recvd_size = 0
 data_total = b''
 while not recvd_size == data_size:
  if data_size -recvd_size >1024:
  data,addr = rec_img.recvfrom(1024)
  recvd_size += len(data)
  else:
  data,addr = rec_img.recvfrom(1024)
  recvd_size = data_size 
  data_total += data
# data, addr = rec_img.recvfrom(400000)
 print('Received')
# reply = 'Hello, %s!' % data.decode('utf-8')
# rec_img.sendto(reply.encode('utf-8'), addr)

 nparr = np.fromstring(data_total, np.uint8)
 img_decode = cv2.imdecode(nparr, cv2.IMREAD_COLOR)
 cv2.imshow('result',img_decode)
 cv2.waitKey(100)
 reply = "get message!!!"
 rec_img.sendto(reply.encode('utf-8'), addr)
# cv2.destroyAllWindows()

#服務器2函數(shù)，接收消息、輸出、應答
def receive_msg(rec_msg):
 while True:
 msg_data ,msg_addr = rec_msg.recvfrom(1024)
 msg_str = msg_data.decode('utf-8')
 msg = json.loads(msg_str)
 print(msg)
 reply = 'get the msg'
 rec_msg.sendto(reply.encode('utf-8'),msg_addr)
 rec_msg.close()

#主函數(shù) 創(chuàng)建服務器、綁定端口、創(chuàng)建運行兩個進程、調用上面兩個函數(shù)
def main():
 #創(chuàng)建套接字
 rec_img = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
 rec_msg = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
 #綁定本地地址端口
 rec_img.bind((dest_ip, img_port))
 rec_msg.bind((dest_ip, msg_port))
 #創(chuàng)建進程
 t_recimg = threading.Thread(target=receive_img, args=(rec_img,))
 t_recmsg = threading.Thread(target=receive_msg, args=(rec_msg,))
 #開始進程
 t_recimg.start()
 t_recmsg.start()
 print('程序正常運行?。?！')
 


if __name__ == '__main__':
 main()

客戶端1

udp_client_1.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import cv2
import numpy as np
import struct

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
cap = cv2.VideoCapture(0)
#cap.set(3,320)
#cap.set(4,240)
while True:
 
 if cap.isOpened():
 flag, img = cap.read()
# img = cv2.imread('/home/xbw/jupyter_notebook/0.jpg')
 img_encode = cv2.imencode('.jpg', img)[1]
 data_encode = np.array(img_encode)
 data = data_encode.tostring()
 #定義文件頭
 fhead = struct.pack('l',len(data))
 # 發(fā)送文件頭、數(shù)據(jù):
 s.sendto(fhead,('127.0.0.1', 9999))
 for i in range(len(data)//1024+1):
  if 1024*(i+1)>len(data):
  s.sendto(data[1024*i:], ('127.0.0.1', 9999))
  else:
  s.sendto(data[1024*i:1024*(i+1)], ('127.0.0.1', 9999))
 # 接收應答:
 cv2.waitKey(1)
 print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

s.close()

客戶端2

udp_client_2.py

import socket
import cv2
import numpy as np
import struct
import json
import time
#定義套接字
send_msg = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
#設置目標IP地址、端口號
target_ip = '127.0.0.1'
target_port = 6666
#發(fā)送數(shù)據(jù)，等待應答
while True:
 data = [0,0,0,1]
 data_str = json.dumps(data)
 send_msg.sendto(data_str.encode(),(target_ip,target_port))
 time.sleep(0.01)
 print(send_msg.recv(1024).decode('utf-8'))

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