連続高速キャプチャ（GbE-2 / Python）

HelloWorld で作成した共通モジュール puclib.py と スレッド間キュー (queue.Queue) を使用して、GbE-2 から連続送信されるフレームデータをコマ落ち（フレームドロップ）させることなく高速に取り込み・復号するスクリプトの作成手順です。

スクリプトの作成

puclib.py と同じフォルダーに gbe2_continuous_capture.py を作成し、以下のコードを記述します。

import ctypes
from ctypes import c_uint32, c_ushort, c_ubyte, c_void_p, POINTER, WINFUNCTYPE, byref
import threading
import queue
import time
import numpy as np

# 共通モジュール puclib.py から読み込み
from puclib import (
    load_sdk, PUC_SUCCEEDED, PUC_DETECT_TARGET_HAWK,
    PUC_Q_COUNT, PUC_DETECT_FILTER, PUC_DETECT_INFO, PUC_XFER_DATA_INFO
)

def main():
    print("INFINICAM GbE-2 連続高速キャプチャ開始...")

    # 1. SDKのロードと初期化
    puclib = load_sdk()
    if puclib.PUC_Initialize() != PUC_SUCCEEDED:
        print("エラー: SDKの初期化に失敗しました。")
        return

    # 2. 連続転送制御用 API の追加型定義
    CALLBACK_FUNC = WINFUNCTYPE(None, POINTER(PUC_XFER_DATA_INFO), c_void_p)

    puclib.PUC_SetRingBufferCount.argtypes = [c_void_p, c_uint32]
    puclib.PUC_SetRingBufferCount.restype = c_uint32

    puclib.PUC_BeginXferData.argtypes = [c_void_p, CALLBACK_FUNC, c_void_p]
    puclib.PUC_BeginXferData.restype = c_uint32

    puclib.PUC_EndXferData.argtypes = [c_void_p]
    puclib.PUC_EndXferData.restype = c_uint32

    # 3. デバイスの検索とオープン
    detect_filter = PUC_DETECT_FILTER(nDeviceTypeFlags=PUC_DETECT_TARGET_HAWK)
    detect_info = PUC_DETECT_INFO()

    if puclib.PUC_DetectDevice2(byref(detect_filter), byref(detect_info)) != PUC_SUCCEEDED or detect_info.nDeviceCount == 0:
        print("エラー: GbE-2 カメラが見つかりませんでした。")
        return

    h_device = c_void_p()
    if puclib.PUC_OpenDevice2(0, byref(h_device)) != PUC_SUCCEEDED:
        print("エラー: デバイスのオープンに失敗しました。")
        return

    # 4. カメラパラメータの取得
    width, height = c_uint32(), c_uint32()
    puclib.PUC_GetResolution(h_device, byref(width), byref(height))
    w, h = width.value, height.value

    q_vals = (c_ushort * PUC_Q_COUNT)()
    puclib.PUC_GetQuantization2(h_device, q_vals)

    print(f"解像度: {w} x {h} ピクセル")

    # 5. データキューと処理用の準備
    line_bytes = (w + 3) & ~3
    frame_queue = queue.Queue(maxsize=100)  # 受信バッファキュー
    captured_count = 0
    target_frames = 100                     # キャプチャ目標フレーム数
    stop_event = threading.Event()

    # 6. 画像受信コールバック関数 (SDK内部スレッドから呼び出されます)
    @CALLBACK_FUNC
    def image_callback(p_xfer_data, p_user_param):
        nonlocal captured_count
        if not p_xfer_data or p_xfer_data.contents.isDamaged:
            return

        # コールバック内では生の圧縮データを高速コピーしてキューに退避
        raw_data = bytes(
            ctypes.cast(p_xfer_data.contents.pData, POINTER(c_ubyte * p_xfer_data.contents.nDataSize)).contents
        )
        seq_no = p_xfer_data.contents.nSequenceNo

        try:
            frame_queue.put_nowait((seq_no, raw_data))
            captured_count += 1
        except queue.Full:
            print(f"警告: キューが満杯のためフレーム {seq_no} をドロップしました。")

    # 7. バックグラウンド復号・処理スレッド
    processed_count = 0
    def processing_worker():
        nonlocal processed_count
        # 復号用バッファ
        decoded_buf = (c_ubyte * (line_bytes * h))()

        while not stop_event.is_set() or not frame_queue.empty():
            try:
                seq_no, raw_bytes = frame_queue.get(timeout=0.1)
            except queue.Empty:
                continue

            # 圧縮データを ctypes バッファへ変換して復号
            comp_buf = (c_ubyte * len(raw_bytes)).from_buffer_copy(raw_bytes)
            ret = puclib.PUC_DecodeData(
                decoded_buf, 0, 0, w, h, line_bytes, comp_buf, q_vals
            )

            if ret == PUC_SUCCEEDED:
                processed_count += 1
                # 必要に応じてここで NumPy 化や解析・ファイル保存を実施
                if processed_count % 20 == 0:
                    print(f"処理進捗: {processed_count}/{target_frames} フレーム完了 (SequenceNo: {seq_no})")

            frame_queue.task_done()

    # 8. ワーカースレッドの開始
    worker_thread = threading.Thread(target=processing_worker, daemon=True)
    worker_thread.start()

    # 9. 連続転送の開始
    puclib.PUC_SetRingBufferCount(h_device, 64)
    ret = puclib.PUC_BeginXferData(h_device, image_callback, None)
    if ret != PUC_SUCCEEDED:
        print(f"エラー: 連続転送の開始に失敗しました。ErrorCode: {ret}")
        puclib.PUC_CloseDevice(h_device)
        return

    start_time = time.time()
    print(f"連続キャプチャ中 ({target_frames} フレームの到達を待ちます)...")

    # 10. 目標フレーム数に達するまで待機
    while captured_count < target_frames:
        time.sleep(0.01)

    elapsed_time = time.time() - start_time

    # 11. 転送停止と後処理
    puclib.PUC_EndXferData(h_device)
    stop_event.set()
    worker_thread.join()

    fps = target_frames / elapsed_time if elapsed_time > 0 else 0
    print(f"\n--- キャプチャ完了 ---")
    print(f"取得フレーム数: {captured_count} フレーム")
    print(f"復号処理数    : {processed_count} フレーム")
    print(f"所要時間      : {elapsed_time:.2f} 秒")
    print(f"平均スループット: {fps:.1f} fps")

    # 12. クローズ
    puclib.PUC_CloseDevice(h_device)


if __name__ == "__main__":
    main()

スクリプトの実行
Terminal window
```
python gbe2_continuous_capture.py
```
実行するとカメラから目標フレーム数（100フレーム）がキュー経由で高速取り込み・復号され、処理完了後にキャプチャ時間と実効 fps が表示されます。

高速キャプチャ実装のポイント

1. コールバック内の処理最小化（データ退避のみ）

コールバック関数 image_callback 内で重い画像復号（PUC_DecodeData）やディスク保存を行うと、SDK 内部の受信処理が遅延しフレームドロップの原因となります。コールバック内では圧縮データ（バイト配列）の退避とキューへの追加のみを最短時間で完了させます。

2. プロデューサー・コンシューマー構成（`queue.Queue`）

データ受信（プロデューサー）: コールバック関数が受信した生データをキューへ投入。
データ復号（コンシューマー）: 別スレッド（processing_worker）がキューからデータを取り出して非同期に復号・解析。

このマルチスレッド構造を採用することで、CPU のコアを効率的に利用し、コマ落ちのない安定した高速連続撮影が可能になります。

連続高速キャプチャ（GbE-2 / Python）

高速キャプチャ実装のポイント

1. コールバック内の処理最小化（データ退避のみ）

2. プロデューサー・コンシューマー構成（queue.Queue）

2. プロデューサー・コンシューマー構成（`queue.Queue`）