Python版test1实战说明

上一篇文章已经带着大家安装 DeepStream 的 Python 开发环境，并且执行最简单的 deepstream-test1.py，让大家体验一下这个范例的效果。本文则进一步以这个 Python 代码讲解 DeepStream 插件工作流，并且扩充 USB 摄像头作为输入，以及将输出透过 RTSP 转发到其他电脑上观看。

如果还未安装 Python 环境或下载 Python 范例的，请至前一篇文章中找安装与下载的步骤，这里不再重复。

前面文章中已经简单提过 DeepStream 所用到的插件内容，但那只是整个框架中非常基础的一小部分，本文要用代码开始解说范例的时候，还是得将 Gstreamer 一些重要构成元素之间的关系说明清楚，这样才能让大家在代码过程得以一目了然。

现在先把这个 test1 范例的执行流程先讲解清楚，这样在阅读后面的代码就会更加容易掌握上下之间的交互关系。这里的流程对 C/C++ 版本与 Python 版本是完全一样的，只不过代码不过用 Python 来说明：

首先 filesrc 数据源元件负责从磁盘上读取视频数据
h264parse 解析器元件负责对数据进行解析
nvv4l2decoder 编码器元件负责对数据进行解码
nvstreammux 流多路复用器元件负责批处理帧以实现最佳推理性能
nvinfer 推理元件负责实现加速推理
nvvideoconvert 转换器元件负责将数据格式转换为输出显示支持的格式
nvdsosd 可视化元件负责将边框与文本等信息绘制到图像中
nvegltransform 渲染元件和 nveglglessink 接收器元件负责输出到屏幕上

建立 DeepStream 应用程式的步骤与 Gstreamer 几乎一样，都是有固定的步骤，只要熟悉之后就会发现其实并没有什么难度，接下去就开始我们的执行步骤。

创建 DeepStream 应用的7大步骤初始化 Gstreamer 与创建管道（pipeline）

1. 初始化 Gstreamer 与创建管道（pipeline）

# 从“def main(args):”开始
GObject.threads_init()  
# 标准GStreamer初始化
Gst.init(None)              
# 创建Gst物件与初始化
pipeline = Gst.Pipeline()  
# 创建与其他元素相连接的管道元素

2. 创建所有需要的元件（element）：用Gst.ElementFactory.make() 创建所需要的元素，每个元素内指定插件类别（粗体部分）并给定名称（自行设定）：

# 阶段1-处理输入源的插件：
# 建立“源”元素负责从文件读入数据
source = Gst.ElementFactory.make("filesrc", "file-source")
# 解析文件是否为要求的h264格式
h264parser = Gst.ElementFactory.make("h264parse", "h264-parser")
# 调用NVIDIA的nvdec_h264硬件解码器
decoder = Gst.ElementFactory.make("nvv4l2decoder", "nvv4l2-decoder")
# 创建nvstreammux实例，将单个或多个源数据，复用成一个“批（batch）”
streammux = Gst.ElementFactory.make("nvstreammux", "Stream-muxer")
# 阶段2-执行推理的插件：
# 使用NVINFERE对解码器的输出执行推理，推理行为是通过配置文件设置
pgie = Gst.ElementFactory.make("nvinfer", "primary-inference")
# 阶段3-处理输出的插件：
# 根据nvosd的要求，使用转换器将NV12转换为RGBA
nvvidconv = Gst.ElementFactory.make("nvvideoconvert", "convertor")
# 创建OSD以在转换的RGBA缓冲区上绘制
nvosd = Gst.ElementFactory.make("nvdsosd", "onscreendisplay")
# 最后将osd的绘制，进行渲染后在屏幕上显示结果
transform=Gst.ElementFactory.make("nvegltransform", "egltransform")
sink = Gst.ElementFactory.make("nveglglessink", "nvvideo-renderer")

3. 配置元件的参数：

# 以args[1]给定的文件名为输入源视频文件
source.set_property('location', args[1])
# 设定流复用器的尺寸、数量
streammux.set_property('width', 1920)
streammux.set_property('height', 1080)
streammux.set_property('batch-size', 1)
streammux.set_property('batched-push-timeout', 4000000)
# 设定pgie的配置文件
pgie.set_property('config-file-path', "dstest1_pgie_config.txt")

4. 将元件添加到导管之中：用pipeline.add()

 pipeline.add(source)
 pipeline.add(h264parser)
 pipeline.add(decoder)
 pipeline.add(streammux)
 pipeline.add(pgie)
 pipeline.add(nvvidconv)
 pipeline.add(nvosd)
 pipeline.add(sink)
 if is_aarch64():
     pipeline.add(transform)

5. 将元件按照要求连接起来：本范例的管道流为file-source -> h264-parser -> nvh264-decoder -> streammux -> nvinfer -> nvvidconv -> nvosd -> video-renderer
source.link(h264parser)       # file-source -> h264-parser
h264parser.link(decoder)    # h264-parser -> nvh264-decoder

# 下面粗线的三行，是streammux的特殊处理方式

sinkpad = streammux.get_request_pad("sink_0")
srcpad = decoder.get_static_pad("src")
srcpad.link(sinkpad)
streammux.link(pgie)       # streammux -> nvinfer
pgie.link(nvvidconv)          # nvinfer -> nvvidconv
nvvidconv.link(nvosd)       # nvvidconv -> nvosd
nvosd.link(transform)       # nvosd -> transform
transform.link(sink)          # transform -> video-renderer

前面5个步骤都是比较静态的固定步骤，只要将想开发的应用所需要的插件元件进行“创建”、“给值”、“连接”就可以。

接下去的部分是整个应用中非常关键的灵魂，就是我们得为整个应用去建构“信息（message）传递系统”，这样才能让这个应用与插件元件之间形成互动，进而正确执行我们想要得到的结果。其相互关系图如下，这里并不花时间去讲解调用细节，想了解的请自行参考 Gstreamer 框架的详细使用。

6. 创建一个事件循环（evnet loop ）：将信息（mesages）传入并监控bus的信号

loop = GObject.MainLoop()
bus = pipeline.get_bus()
bus.add_signal_watch()
bus.connect ("message", bus_call, loop)
# 用osdsinkpad来确认nvosd插件是否获得输入
osdsinkpad = nvosd.get_static_pad("sink")
# 添加探针（probe）以获得生成的元数据的通知，我们将probe添加到osd元素的接收器板中，因为到那时，缓冲区将具有已经得到了所有的元数据。
osdsinkpad.add_probe(Gst.PadProbeType.BUFFER,   \
osd_sink_pad_buffer_probe,   0)

注意“ osd_sink_pad_buffer_probe ”部分，这是代码中另一个重点，需要自行撰写代码去执行的部分，就是代码中第41~126行的内容，这里面的处理以“帧”为单位（在“ while l_frame is not None: ”里面），将该帧所检测到的物件种类进行加总，并且将物件根据种类的颜色画出框框。

事实上在这80+行代码中，真正与数据处理相关的部分，只有20行左右的内容，注释的部分占用不小的篇幅，这是作者为大家提供非常重要的说明，只要耐心地去阅读，就能轻松地掌握里面的要领。

7. 播放并收听事件：这部分就是个“启动器”，如同汽车钥匙“执行发动”功能一样。

# 配置导管状态为PLAYING就可以
pipeline.set_state( Gst.State.PLAYING )
try:
loop.run() # 执行前面创建的事件循环
except:
pass
# 执行结束之后，需要清除导管，将状态为NULL就可以
pipeline.set_state( Gst.State.NULL )

以上就是建立DeepStream应用的标准步骤，可以将“ def main(args): ”部分的代码当作是个模板去加以利用。

至于“ osd_sink_pad_buffer_probe ”函数的作用，就是从osd接收器提取接收的元数据，并更新绘图矩形、对象信息等的参数，里面的代码也都是标准内容，可以在别的应用在重复套用。更多参数优化的细节部分，须花时间详细阅读DeepStream开发手册。

接下来就实际执行一下Python版本的deepstream-test1代码，看看效果如何！

执行deepstream_test_1.py

前面文章中已经将NVIDIA/AI-IOT/deepstream-python-apps项目下载到Jetson Nano 2GB上的<deepstream< span="">根目录>/sources下面，现在就到这个目录下去执行

cd<deepstream< span="">根目录>/sources/deepstream_python_apps/apps
cd deepstream-test1

下面有执行文件deepstream_test_1.py、配置文件dstest1_pgie_config.txt与说明文件README，这个配置文件就是步骤3最后“pgie.set_property”里面指定的文件，在执行文件里看不到任何与推理模型相关的内容，原来都放在设定文件里面去指定了。

关于设定文件的参数设定部分，是相对容易了解的，这里不多花时间说明，接下去直接执行以下指令看看执行结果：

python3 deepstream_test_1.py   ../../../../samples/streams/sample_720p.h264

就能跑出我们熟悉的结果，

如果觉得左上方显示的字体太小，请自行改动代码第110行的字体号数。下图是字体放大到20号时候的显示结果，现在就可以看到很清楚了。

到这里，相信您应该对DeepStream代码有更深层次的了解，在了解整个框架与工作流程之后，可以发现要开发一个基础应用，并不是一件太困难的事情，不过建议您多反复阅读代码内的每一行说明，并且自行适度修改些参数看看效果会有什么变化，一旦熟悉这些逻辑与交互关系之后，就会觉得DeepStream其实很简单。

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DeepStream 安装Python开发环境

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