网络编程：基于TCP的socket网络传输视频（C++, python）

可以实现C++ to C++、Python to Python、C++ to Python的视频或图像传输。

一. 概述

Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作”套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。

而socket与socket之间的连接以及数据传输需要一种规则，也就是我们通常所说的网络传输协议，最常用的有TCP和UDP，这两种协议的区别如下：

1.基于连接与无连接；

2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；

3.UDP程序结构较简单；

4.流模式与数据报模式 ；

5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

接下来将以图片传输为例，用Python和C++实现服务端和客户端。这里不用语言得到的端口之间也可以互相连接。

二. 运行要求

（1）OpenCV

（2）Python 2.7

（3）C++的源文件要求windows环境

三. 代码

（1）client.py

#!/usr/bin/python #-*-coding:utf-8 -*- import socket import cv2 import numpy # socket.AF_INET用于服务器与服务器之间的网络通信 # socket.SOCK_STREAM代表基于TCP的流式socket通信 sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 连接服务端 address_server = ('10.106.20.111', 8010) sock.connect(address_server) # 从摄像头采集图像 capture = cv2.VideoCapture(0) ret, frame = capture.read() encode_param=[int(cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY),90] #设置编码参数 while ret: # 首先对图片进行编码，因为socket不支持直接发送图片 result, imgencode = cv2.imencode('.jpg', frame) data = numpy.array(imgencode) stringData = data.tostring() # 首先发送图片编码后的长度 sock.send(str(len(stringData)).ljust(16)) # 然后一个字节一个字节发送编码的内容 # 如果是python对python那么可以一次性发送，如果发给c++的server则必须分开发因为编码里面有字符串结束标志位，c++会截断 for i in range (0,len(stringData)): sock.send(stringData[i]) ret, frame = capture.read() #cv2.imshow('CLIENT',frame) # if cv2.waitKey(10) == 27: # break # 接收server发送的返回信息 data_r = sock.recv(50) print (data_r) sock.close() cv2.destroyAllWindows()

（2）server.py

#!/usr/bin/python #-*-coding:utf-8 -*- import socket import cv2 import numpy # 接受图片大小的信息 def recv_size(sock, count): buf = b'' while count: newbuf = sock.recv(count) if not newbuf: return None buf += newbuf count -= len(newbuf) return buf # 接收图片 def recv_all(sock, count): buf = '' while count: # 这里每次只接收一个字节的原因是增强python与C++的兼容性 # python可以发送任意的字符串，包括乱码，但C++发送的字符中不能包含'\0'，也就是字符串结束标志位 newbuf = sock.recv(1) if not newbuf: return None buf += newbuf count -= len(newbuf) return buf # socket.AF_INET用于服务器与服务器之间的网络通信 # socket.SOCK_STREAM代表基于TCP的流式socket通信 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 设置地址与端口，如果是接收任意ip对本服务器的连接，地址栏可空，但端口必须设置 address = ('', 8010) s.bind(address) # 将Socket（套接字）绑定到地址 s.listen(True) # 开始监听TCP传入连接 print ('Waiting for images...') # 接受TCP链接并返回（conn, addr），其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据，addr是链接客户端的地址。 conn, addr = s.accept() while 1: length = recv_size(conn,16) #首先接收来自客户端发送的大小信息 if isinstance (length,str): #若成功接收到大小信息，进一步再接收整张图片 stringData = recv_all(conn, int(length)) data = numpy.fromstring(stringData, dtype='uint8') decimg=cv2.imdecode(data,1) #解码处理，返回mat图片 cv2.imshow('SERVER',decimg) if cv2.waitKey(10) == 27: break print('Image recieved successfully!') conn.send("Server has recieved messages!") if cv2.waitKey(10) == 27: break s.close() cv2.destroyAllWindows()

（3）client.cpp

#include <stdio.h> #include <string> #include <iostream> #include <Winsock2.h> #include <opencv2/opencv.hpp> #include <vector> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") using namespace cv; using namespace std; void main() { WSADATA wsaData; SOCKET sockClient;//客户端Socket SOCKADDR_IN addrServer;//服务端地址 WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData); //新建客户端socket sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //定义要连接的服务端地址 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("10.106.20.111");//目标IP(10.106.20.74是回送地址) addrServer.sin_family = AF_INET; addrServer.sin_port = htons(8010);//连接端口 //连接到服务端 connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrServer, sizeof(SOCKADDR)); Mat image; VideoCapture capture(0); vector<uchar> data_encode; while (1) { if (!capture.read(image)) break; imencode(".jpg", image, data_encode); int len_encode = data_encode.size(); string len = to_string(len_encode); int length = len.length(); for (int i = 0; i < 16 - length; i++) { len = len + " "; } //发送数据 send(sockClient, len.c_str(), strlen(len.c_str()), 0); char send_char[1]; for (int i = 0; i < len_encode; i++) { send_char[0] = data_encode[i]; send(sockClient, send_char, 1, 0); } //接收返回信息 char recvBuf[32]; if(recv(sockClient, recvBuf, 32, 0)) printf("%s\n", recvBuf); } closesocket(sockClient); WSACleanup(); }

（4）server.cpp

#include <stdio.h> #include <Winsock2.h> #include <opencv2/opencv.hpp> #include <vector> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") using namespace cv; using namespace std; void main() { WSADATA wsaData; SOCKET sockServer; SOCKADDR_IN addrServer; SOCKET conn; SOCKADDR_IN addr; WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData); //创建Socket sockServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //准备通信地址 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); addrServer.sin_family = AF_INET; addrServer.sin_port = htons(8010); //绑定 bind(sockServer, (SOCKADDR*)&addrServer, sizeof(SOCKADDR)); //监听 listen(sockServer, 5); printf("Waiting for images...\n"); int len = sizeof(SOCKADDR); //监听连接 conn = accept(sockServer, (SOCKADDR*)&addr, &len); char recvBuf[16]; char recvBuf_1[1]; Mat img_decode; vector<uchar> data; while (1) { if (recv(conn, recvBuf, 16, 0)) { for (int i = 0; i < 16; i++) { if (recvBuf[i]<'0' || recvBuf[i]>'9') recvBuf[i] = ' '; } data.resize(atoi(recvBuf)); for (int i = 0; i < atoi(recvBuf); i++) { recv(conn, recvBuf_1, 1, 0); data[i] = recvBuf_1[0]; } printf("Image recieved successfully!\n"); send(conn, "Server has recieved messages!", 29, 0); img_decode = imdecode(data, CV_LOAD_IMAGE_COLOR); imshow("server", img_decode); if (waitKey(30) == 27) break; } } closesocket(conn); WSACleanup(); }

四. 参考资料

C++ Socket编程步骤

Python Socket 编程详细介绍

树莓派用Python写几个简单程序5：用socket传图像