بایگانی برچسب برای: کنترل تردد
استفاده از متد WhenAll برای اجرای چندین Task به صورت همزمان در سی شارپ
فرض کنید که داخل یک متد باید چندین متد را به صورت await فراخوانی کنید. به صورت عادی زمانی که متدها فراخوانی می شوند هر بخش await بعد از تکمیل await قبلی اجرا خواهد شد و مقادیر بازگشتی به صورت یکجا در اختیار شما قرار نمیگیرند. برای مثال، کد زیر را در نظر بگیرید:
private async void AsyncBtn_Click(object sender, EventArgs e)
{
Result1TextBox.Text = (await Task1()).ToString();
Result12extBox.Text = (await Task2()).ToString();
}
private Task < long > Task1()
{
return Task.Run<long>(() = >
{
var num = Enumerable.Repeat(10, 1000);
long sum = 0;
foreach (var item in num)
{
System.Threading.Thread.Sleep(2);
sum += item;
}
return sum;
});
}
private Task < long > Task2()
{
return Task.Run<long>(() = >
{
var num = Enumerable.Repeat(10, 1000);
long sum = 0;
foreach (var item in num)
{
System.Threading.Thread.Sleep(2);
sum += item;
}
return sum;
});
}
در کد بالا، ابتدا عملیات Task1 انجام شده و نتیجه نمایش داده می شود و پس از آن Task2 اجرا شده و نتیجه نمایش داده می شود. برای رفع وقفه بین اجرای دو Task از متد WhenAll استفاده می کنیم. برای استفاده از متد WhenAll کد BtnAsync_Click را به صورت زیر تغییر می دهیم:
private async void AsyncBtn_Click(object sender, EventArgs e)
{
var results = await Task.WhenAll(Task1(), Task2());
txtBox.Text = results[0].ToString();
txtSecond.Text = results[1].ToString();
}
با ایجاد تغییر کد بالا، خروجی متد WhenAll یک آرایه از نوع long خواهد بود که هر یک از اندیس های آرایه به ترتیب خروجی متدهای اول و دوم می باشد و به صورت بالا می توان خروجی ها را در TextBox ها نمایش داد.
منبع
قسمت اول آموزش-برنامه نویسی Asynchronous – آشنایی با Process ها، Thread ها و AppDomain ها
قسمت دوم آموزش- آشنایی با ماهیت Asynchronous در Delegate ها
قسمت سوم آموزش-آشنایی با فضای نام System.Threading و کلاس Thread
قسمت چهارم آموزش- آشنایی با Thread های Foreground و Background در دات نت
قسمت پنجم آموزش- آشنایی با مشکل Concurrency در برنامه های Multi-Threaded و راهکار های رفع این مشکل
قسمت ششم آموزش- آشنایی با کلاس Timer در زبان سی شارپ
قسمت هفتم آموزش-آشنایی با CLR ThreadPool در دات نت
قسمت هشتم آموزش- مقدمه ای بر Task Parallel Library و کلاس Parallel در دات نت
قسمت نهم آموزش- برنامه نویسی Parallel:آشنایی با کلاس Task در سی شارپ
قسمت دهم آموزش-برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: متوقف کردن Task ها در سی شارپ – کلاس CancellationToken
قسمت یازدهم آموزش- برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: کوئری های Parallel در LINQ
قسمت دوازدهم آموزش- آشنایی با کلمات کلیدی async و await در زبان سی شارپ
قسمت سیزدهم آموزش- استفاده از متد WhenAll برای اجرای چندین Task به صورت همزمان در سی شارپ
آشنایی با کلمات کلیدی async و await در زبان سی شارپ
تا این لحظه از مجموعه مطالب مرتبط با مباحث Asynchronous Programming در سی شارپ با ماهیت Asynchronous در delegate ها، کار با Thread ها و کتابخانه TPL در دات نت آشنا شدیم. اما باز هم در برخی سناریو ها و انجام کارهای پیچیده در برنامه نویسی Asynchronous، نیاز به حجم زیادی از کدها دارد.
از نسخه 4.5 دات، در زبان سی شارپ (و همینطور زبان VB) دو کلمه کلیدی اضافه شد که اجازه نوشتن کدهای Asynchronous را به شکل دیگری به برنامه نویسان می داد. این دو کلمه کلیدی، کلمات async و await هستند و زمانی که شما در کدهای خود از این دو کلمه کلیدی استفاده می کنید، در زمان کامپایل کدها، کامپایلر کدهایی را برای شما تولید می کند که به صورت بهینه و البته مطمئن کارهای Asynchronous را برای شما انجام می دهند، کدهای تولید شده از کلاس هایی که در فضای نام System.Threading.Tasks قرار دارند استفاده می کنند.
نگاه اولیه با ساختار async و await
زمانی که شما در بخشی از کد خود از کلمه کلیدی async و بر روی متدها، عبارات لامبدا یا متدهای بدون نام استفاده می کنید، در حقیقت می گویید که این قطعه کد به صورت خودکار باید به صورت Asynchronous فراخوانی شود و زمان استفاده از کدی که به صورت async تعریف شده، CLR به صورت خودکار thread جدیدی ایجاد کرده و کد را اجرا می کند. اما زمان فراخوانی کدهایی که به صورت async تعریف شده اند، استفاده از کلمه await این امکان را فراهم می کند که اجرای thread جاری تا زمان تکمیل اجرای کدی که به صورت async تعریف شده، می بایست متوقف شود.
برای آشنایی بیشتر برنامه ای از نوع Windows Forms Application ایجاد کرده، یک Button بر روی فرم قرار می دهیم. زمانی که بر روی Button ایجاد شده کلیک می شود، یک متد دیگر فراخوانی شده و بعد از یک وقفه 10 ثانیه ای عبارتی را بر میگرداند و در نهایت این متن به عنوان Title برای فرم برنامه ست می شود:
public partial class MainForm : Form
{
public MainForm()
{
InitializeComponent();
}
private void CallButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
this.Text = DoWork();
}
private string DoWork()
{
Thread.Sleep(10000);
return "Done.";
}
}
مشکلی که وجود دارد این است که بعد از کلیک بر روی Button ایجاد شده، 10 ثانیه باید منتظر شده تا عنوان فرم تغییر کند. اما با انجام یکسری تغییرات در کد بالا، می توان بوسیله کلمات کلیدی async و await کاری کرد که عملیات اجرای متد به صورت Asynchronous انجام شود. برای اینکار کد بالا را به صورت زیر تغییر می دهیم:
public partial class MainForm : Form
{
public MainForm()
{
InitializeComponent();
}
private async void CallButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
this.Text = await DoWork();
}
private Task<string> DoWork()
{
return Task.Run(() = >
{
Thread.Sleep(10000);
return "Done.";
});
}
}
بعد از اجرای برنامه، خواهیم دید که فرم ما به قول معروف block نمی شود، یعنی تا زمان اتمام فراخوانی DoWork می توانیم کارهای دیگری در فرم انجام دهیم. اگر در کد بالا دقت کنید، متدی که برای رویداد Click دکمه CallButton تعریف شده، با کلمه کلیدی async مشخص شده، یعنی اجرای این متد باید به صورت Aynchronous انجام شود.
علاوه بر این، داخل بدنه این متد، زمان فراخوانی DoWork از کلمه await استفاده کردیم، دقت کنید که نوشتن کلمه کلیدی await اینجا الزامی است، اگر این کلمه کلیدی نوشته نشود، زمان اجرای DoWork باز هم عملیات فراخوانی متد باعث block شدن فرم ما می شود. همچنین دقت کنید که متد DoWork به جای اینکه مقدار string برگرداند، مقداری از نوع <Task<string بر میگرداند. به طور خلاصه کاری که DoWork انجام می دهد به صورت زیر است:
زمانی که متد DoWork فراخوانی می شود، یک Task جدید اجرا می شود و داخل Task ابتدا عملیات اجرای Thread به مدت 10 ثانیه متوقف می شود و بعد از 10 ثانیه یک رشته به عنوان خروجی برگردانده می شود. البته این رشته تحت یک شئ از نوع Task به متدی که DoWork را فراخوانی کرده بازگردانده می شود.
با تعریف بالا، شاید بتوان بهتر نقش کلمه کلیدی await را متوجه شد، زمانی که برنامه به کلمه کلیدی await می رسد، در حقیقت منتظر می ماند تا عملیات فراخوانی متدی که await قبل از آن نوشته شده به اتمام برسد، سپس مقدار خروجی از داخل Task مربوطه برداشته شده و داخل خصوصیت Text قرار داده می شود.
قواعد نام گذاری برای متدهای Async
همانطور که گفتیم، داخل متدهایی که با async مشخص شده اند، حتماً می بایست کلمه کلیدی await نیز نوشته شود. اما از کجا بدانیم کدام متدها می توانند به صورت Async فراخوانی شوند؟ یعنی نوع خروجی آن ها یک Task است؟ اصطلاحاً به متدهایی که خروجی آن ها از نوع <Task<T است Awaitable گفته می شود. برای اینکار باید از قواعد نامگذاری متدهای Async پیروی کنیم. بر اساس مستندات مایکروسافت، می بایست کلیه متدهایی که مقدار خروجی آن ها از نوع Task است، به صورت async تعریف شوند و در انتهای نام متد کلمه Async نوشته شود، بر اساس مطالب گفته شده، متد DoWork را به صورت زیر تغییر می دهیم:
private async Task<string> DoWorkAsync()
{
return await Task.Run(() = >
{
Thread.Sleep(10000);
return "Done.";
});
}
با انجام تغییرات بالا، کد رویداد Click را برای CallButton به صورت زیر تغییر می دهیم:
private async void CallButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
this.Text = await DoWorkAsync();
}
متدهای Async با مقدار خروجی void
در صورتی که متدی که قرار است به صورت async فراخوانی شود، مقدار خروجی ندارد می توان نوع خروجی متد را از نوع کلاس غیر جنریک Task انتخاب کرد و کلمه کلیدی return را ننوشت:
private async Task DoWorkAsync()
{
await Task.Run(() = >
{
Thread.Sleep(10000);
});
}
فراخوانی این متد نیز به صورت زیر خواهد بود:
await DoWorkAsync();
MessageBox.Show("Done.");
متدهای async با چندین await
یکی از قابلیت های async و await، نوشتن چندین قسمت await در یک متد async است. نمونه کد زیر حالت گفته شده را نشان می دهد:
private async void CallButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
await Task.Run(() = > { Thread.Sleep(5000); });
MessageBox.Show("First Task Done!");
await Task.Run(() = > { Thread.Sleep(5000); });
MessageBox.Show("Second Task Done!");
await Task.Run(() = > { Thread.Sleep(5000); });
MessageBox.Show("Third Task Done!");
}
دقت کنید که برای await های بالا متدی تعریف نکردیم و تنها در مقابل آن متد Run از کلاس Task را فراخوانی کردیم. البته این موضوع ربطی به چند await بودن متد ندارد و شما می تواند متد هایی که خروجی آن ها از نوع Task است را نیز فراخوانی کنید، این حالت تنها برای مثال به این صورت نوشته شده است.
منبع
قسمت اول آموزش-برنامه نویسی Asynchronous – آشنایی با Process ها، Thread ها و AppDomain ها
قسمت دوم آموزش- آشنایی با ماهیت Asynchronous در Delegate ها
قسمت سوم آموزش-آشنایی با فضای نام System.Threading و کلاس Thread
قسمت چهارم آموزش- آشنایی با Thread های Foreground و Background در دات نت
قسمت پنجم آموزش- آشنایی با مشکل Concurrency در برنامه های Multi-Threaded و راهکار های رفع این مشکل
قسمت ششم آموزش- آشنایی با کلاس Timer در زبان سی شارپ
قسمت هفتم آموزش-آشنایی با CLR ThreadPool در دات نت
قسمت هشتم آموزش- مقدمه ای بر Task Parallel Library و کلاس Parallel در دات نت
قسمت نهم آموزش- برنامه نویسی Parallel:آشنایی با کلاس Task در سی شارپ
قسمت دهم آموزش-برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: متوقف کردن Task ها در سی شارپ – کلاس CancellationToken
قسمت یازدهم آموزش- برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: کوئری های Parallel در LINQ
قسمت دوازدهم آموزش- آشنایی با کلمات کلیدی async و await در زبان سی شارپ
قسمت سیزدهم آموزش- استفاده از متد WhenAll برای اجرای چندین Task به صورت همزمان در سی شارپ
کار با Thread ها در زبان سی شارپ :: آشنایی با CLR ThreadPool در دات نت
به عنوان آخرین مبحث از سری مباحث مرتبط کار با Thread ها به سراغ نقش CLR ThreadPool می رویم. در قسمت ماهیت Asynchronous در delegate ها گفتیم که بوسیله متد BeginInvoke و EndInvoke می توان یک متد را به صورت Asynchronous فراخوانی کرد، اما نکته ای که اینجا وجود دارد این است که CLR با این کار به صورت مستقیم Thread جدیدی ایجاد نمی کند!
برای کارآیی بیشتر متد BeginInvoke یک آیتم در ThreadPool ایجاد می کند که فراخوانی آن در زمان اجرا مدیریت می شود. برای اینکه بتوانیم به طور مستقیم با این قابلیت در ارتباط باشیم، کلاسی با نام ThreadPool در فضای نام System.Threading وجود دارد که قابلیت این کار را به ما می دهد.
برای مثال اگر بخواهیم فراخوانی یک متد را به Thread Pool بسپاریم، کافیست از متد استاتیکی که در کلاس ThreadPool و با نام QueueUserWorkItem وجود دارد استفاده کنیم. بوسیله این متد می توان Callback مرتبط با کار مد نظر و همچنین شئ ای که به عنوان state استفاده می شود را به این متد ارسال کنیم. در زیر ساختار این کلاس را مشاهده می کنید:
public static class ThreadPool
{
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callback);
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callback, object state);
}
پارامتر WaitCallBack می تواند به هر متدی که نوع بازگشتی آن void و پارامتر ورودی آن از نوع System.Object است اشاره کند. دقت کنید که اگر مقداری برای state مشخص نکنید، به صورت خودکار مقدار null به آن پاس داده می شود. برای آشنایی بیشتر با این کلاس به مثال زیر که همان مثال نمایش اعداد در خروجی است دقت کنید، در ابتدا کلاس Printer:
public class Printer
{
object threadLock = new object();
public void PrintNumbers()
{
lock (threadLock)
{
Console.Write("{0} is printing numbers > ", Thread.CurrentThread.Name);
for (int counter = 0; counter < 10; counter++)
{
Thread.Sleep(200 * new Random().Next(5));
Console.Write("{0},", counter);
}
Console.WriteLine();
}
}
}
در ادامه کد متد Main که با استفاده از ThreadPool عملیات ایجاد Thread ها را انجام می دهد:
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var printer = new Printer();
for (int index = 0; index < 10; index++)
ThreadPool.QueueUserWorkItem(PrintNumbers, printer);
Console.ReadLine();
}
static void PrintNumbers(object state)
{
var printer = (Printer) state;
printer.PrintNumbers();
}
}
شاید این سوال برای شما پیش بیاید که مزیت استفاده از ThreadPool نسبت به اینکه به صورت دستی عملیات ایجاد و فراخوانی thread ها را انجام دهیم چیست؟ در زیر به برخی از مزایای اینکار اشاره می کنیم:
- Thread Pool به صورت بهینه تعداد عملیات مدیریت thread هایی که می بایست ایجاد شوند، شروع بشوند یا متوقف شوند را برای ما انجام می دهد.
- با استفاده از Thread Pool شما می توانید تمرکز خود را به جای ایجاد و مدیریت Thread ها بر روی منطق و اصل برنامه بگذارید و سایر کارها را به عهده CLR بگذارید.
اما موارد زیر نیز را مد نظر داشته باشید که مزیت ایجاد و مدیریت thread ها به صورت دستی می باشند:
- thread های ایجاد شده توسط thread pool به صورت پیش فرض از نوع foreground هستند، همچنین شما می توانید بوسیله ایجاد thread ها به صورت دستی Priority آن ها را نیز مشخص کنید.
- اگر ترتیب اجرای thread ها برای شما مهم باشند یا نیاز داشته باشید thread ها را به صورت دستی حذف یا متوقف کنید این کار بوسیله thread pool امکان پذیر نیست.
با به پایان رسیدن این مطلب، بحث ما بر روی Thread ها به پایان می رسد. به امید خدا در مطالب بعدی راجع به بحث Parallel Programming صحبت خواهیم خواهیم کرد.
منبع
قسمت اول آموزش-برنامه نویسی Asynchronous – آشنایی با Process ها، Thread ها و AppDomain ها
قسمت دوم آموزش- آشنایی با ماهیت Asynchronous در Delegate ها
قسمت سوم آموزش-آشنایی با فضای نام System.Threading و کلاس Thread
قسمت چهارم آموزش- آشنایی با Thread های Foreground و Background در دات نت
قسمت پنجم آموزش- آشنایی با مشکل Concurrency در برنامه های Multi-Threaded و راهکار های رفع این مشکل
قسمت ششم آموزش- آشنایی با کلاس Timer در زبان سی شارپ
قسمت هفتم آموزش-آشنایی با CLR ThreadPool در دات نت
قسمت هشتم آموزش- مقدمه ای بر Task Parallel Library و کلاس Parallel در دات نت
قسمت نهم آموزش- برنامه نویسی Parallel:آشنایی با کلاس Task در سی شارپ
قسمت دهم آموزش-برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: متوقف کردن Task ها در سی شارپ – کلاس CancellationToken
قسمت یازدهم آموزش- برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: کوئری های Parallel در LINQ
قسمت دوازدهم آموزش- آشنایی با کلمات کلیدی async و await در زبان سی شارپ
قسمت سیزدهم آموزش- استفاده از متد WhenAll برای اجرای چندین Task به صورت همزمان در سی شارپ
OSD (on screen Display) Menu Setup
دوربین ها با ویژگی های متفاوت در پروژه های مختلف در محیط های متنوع شرایط نوری گوناگونی دارند. همچنین فاکتورهای دیگری هم وجود دارد که ممکن است تصویر تولید شده توسط دوربین کیفیت مورد انتظار را به ما ندهد. برای رسیدن به بهترین کیفیت تصویر، کاربران می توانند تنظیمات و ویژگی های تصویر دوربین را بر اساس محیط نصب با کمک منوی OSD انجام دهند.
DWDR
تصاویر ویدئویی واضح تر و با جزئیات بیشتر. DWDR نقاط سایه ای سیاهی که در تصویر بوجود می آید را از بین می برد این قابلیت در محیط هایی که هم نقاط تیره و هم نقاط روشن دارد بسیار کاربردی است .
SMART IR
این ویژگی از بین برنده ی نوردهی بالای چراغ های IR روی دوربین ها در شرایطی است که ممکن است فاصله ی دوربین تا جسم خیلی زیاد نباشد.
(DNR(Digital Noise Redctron
کاهش نویز تصویر در محیط های با نور پایین (تصویر تهیه شده در شب).
دوربین های با امکان DNR در مقایسه با دوربین هایی که امکان DNR ندارند نویز کمتری ایجاد می کنند.
HLC Highlight Compensation
ویژگی مفیدی که به کاربران اجازه می دهد پلاک ماشین هایی که در حال عبور هستند را حتی با وجود چراغ های جلوی قدرتمند به خوبی تشخیص دهند.
کار با Thread ها در زبان سی شارپ :: آشنایی با کلاس Timer
خیلی وقت ها در برنامه ها نیاز است که کد ما در بازه های زمانی مشخص اجرا شود، برای مثال کدی که باید هر 5 ثانیه یا هر یک دقیقه یکبار اجرا شده و عملیات خاصی را انجام دهد، مانند نمایش تاریخ و ساعت در برنامه و یا بررسی ایمیل ها و مطلع کردن کاربر از ایمیل های جدید. برای شرایطی از این قبیل می توانیم از کلاس Timer که در فضای نام System.Threading قرار گرفته و وابسته به delegate ای با نام TimerCallback است استفاده کنیم. برای آشنایی بیشتر با این کلاس برنامه ای در محیط کنسول می نویسیم که زمان جاری را تا زمانی که کاربر کلیدی را فشار دهد بر روی خروجی نمایش می دهد. ابتدا یک متد با نام PrintTime به صورت زیر ایجاد می کنیم:
public static void PrintTime(object state)
{
Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss"));
}
کار این متد نمایش تاریخ به صورت ساعت:دقیقه:ثانیه می باشد. دقت کنید که این متد یک پارامتر از نوع object و با نام state میگیرد. دلیل وجود این پارامتر به این خاطر است که TimerCallback که delegate مورد استفاده در کلاس Timer است متدی با این Signature قبول می کند. در قدم بعدی باید یک شئ از کلاس Timer ایجاد کنیم. علاوه بر اینکه باید TimerCallback را نیز ایجاد کنیم، کلاس Timer به عنوان سازنده به ما این اجازه را می دهد تا پارامترهای مورد نیاز برای آماده سازی Timer را به آن ارسال کنیم، مانند بازه زمانی که کد مورد نظر باید اجرا شود، شئ ای که به عنوان state در زمان فراخوانی متد مورد نظر به آن ارسال می شود و مدت زمان مکس قبل از اولین فراخوانی متد مشخص شده برای Timer. کد زیر را در متد Main می نویسیم:
static void Main(string[] args)
{
TimerCallback callback = new TimerCallback(PrintTime);
Timer timer = new Timer(callback, null, 0, 1000);
Console.WriteLine("Press any key to terminate application...");
Console.ReadKey();
}
لیست پارامترها
همانطور که مشاهده می کنید ابتدا شئ ای از روی TimerCallback ایجاد کرده، در قدم بعدی کلاس Timer را به همراه پارامتر های مورد نیاز ایجاد کردیم. پارامتر ها به ترتیب:
- شئ ای از نوع TimerCallback
- شئ ای که برای state استفاده می شود که در کد بالا مقدار null ارسال شده است
- مقدار زمان مکس قبل از اولین فراخوانی متد مشخص شده برای Timer
- بازه های زمانی برای اجرای متد PrintTime که در اینجا 1000 میلی ثانیه یا 1 ثانیه یکبار است.
با اجرای کد بالا و تا زمانی که کلیدی را فشار ندهیم زمان جاری بر روی خروجی نمایش داده می شود:
Press any key to terminate application... 06:40:06 06:40:07 06:40:08 06:40:09 06:40:10 06:40:11
برای مشخص کردن state پارامتر دوم را می توانیم تغییر دهیم، برای نمونه کد PrintNumbers را به صورت زیر تغییر می دهیم:
public static void PrintTime(object state)
{
Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss") + " {0}", state);
}
و سپس شئ مورد نظر را از متد Main به صورت زیر به سازنده Timer به عنوان پارامتر دوم ارسال می کنیم:
Timer timer = new Timer(callback, "State from Main Method!", 0, 1000);
با اجرای کد بالا خروجی به صورت زیر خواهد بود:
Press any key to terminate application... 06:42:10 State from Main Method! 06:42:11 State from Main Method! 06:42:12 State from Main Method! 06:42:13 State from Main Method! 06:42:14 State from Main Method! 06:42:15 State from Main Method!
از سری مباحث کار با Thread ها موضوع CLR ThreadPool باقی مانده که در قسمت بعد در مورد آن صحبت کرده و پس از آن کار با Task Parallel Library را شروع خواهیم کرد.
منبع
قسمت اول آموزش-برنامه نویسی Asynchronous – آشنایی با Process ها، Thread ها و AppDomain ها
قسمت دوم آموزش- آشنایی با ماهیت Asynchronous در Delegate ها
قسمت سوم آموزش-آشنایی با فضای نام System.Threading و کلاس Thread
قسمت چهارم آموزش- آشنایی با Thread های Foreground و Background در دات نت
قسمت پنجم آموزش- آشنایی با مشکل Concurrency در برنامه های Multi-Threaded و راهکار های رفع این مشکل
قسمت ششم آموزش- آشنایی با کلاس Timer در زبان سی شارپ
قسمت هفتم آموزش-آشنایی با CLR ThreadPool در دات نت
قسمت هشتم آموزش- مقدمه ای بر Task Parallel Library و کلاس Parallel در دات نت
قسمت نهم آموزش- برنامه نویسی Parallel:آشنایی با کلاس Task در سی شارپ
قسمت دهم آموزش-برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: متوقف کردن Task ها در سی شارپ – کلاس CancellationToken
قسمت یازدهم آموزش- برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: کوئری های Parallel در LINQ
قسمت دوازدهم آموزش- آشنایی با کلمات کلیدی async و await در زبان سی شارپ
قسمت سیزدهم آموزش- استفاده از متد WhenAll برای اجرای چندین Task به صورت همزمان در سی شارپ
کار با Thread ها در زبان سی شارپ :: آشنایی با مشکل Concurrency در برنامه های Multi-Threaded و راهکار های رفع این مشکل
زمانی که ما برنامه های Multi-Threaded می نویسیم، برخی اوقات Thread های ایجاد شده به داده های مشترک در سطح برنامه دسترسی دارند و وظیفه ما به عنوان برنامه نویس این است که مطمئن باشیم دسترسی چند Thread به داده های مشترک باعث بروز مشکل نمی شود. برای آشنایی بیشتر با این موضوع شرایطی را در نظر بگیرید که یک متد قرار است در چندین thread مختلف به صورت جداگانه اجرا شود، بعد از شروع کار هر thread زمانبندی اجرا توسط CLR به هر thread به صورت خودکار انجام شده و ما نمی توانیم دخالتی در این موضوع داشته باشیم، ممکن است در این بین اختصاص زمان به یک thread بیش از thread دیگر انجام شود و در این بین خروجی مناسب مد نظر ما ایجاد نمی شود. برای آشنایی با این موضوع متد PrintNumbers که در زیر تعریف کردیم را در نظر بگیرید:
public static void PrintNumbers()
{
Console.Write("{0} is printing numbers > " , Thread.CurrentThread.Name);
for (int counter = 0; counter < 10 ; counter++)
{
Thread.Sleep(200*new Random().Next(5));
Console.Write("{0},", counter);
}
Console.WriteLine();
}
در مرحله بعد متد Main را به صورت زیر تغییر می دهیم تا 10 thread ایجاد شده و سپس کلیه thread ها اجرا شوند:
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int index = 0; index < 10 ; index++)
{
threads[index] = new Thread(PrintNumbers);
threads[index].Name = string.Format("Worker thread #{0}.", index);
}
foreach (var thread in threads)
{
thread.Start();
}
Console.ReadLine();
همانطور که مشاهده می کنید کلیه thread ها به صورت همزمان اجرا می شوند، اما پس از اجرا کد بالا، خروجی برای بار اول به صورت خواهد بود، البته دقت کنید که با هر بار اجرا خروجی تغییر می کند و ممکن است برای بار اول خروجی زیر برای شما تولید نشود:
Worker thread #0. is printing numbers > Worker thread #1. is printing numbers > Worker thread #2. is printing numbers > Worker thread #3. is printing numbers > 0,Worker thread #4. is printing numbers > 0,1,1,2,3,2,Worker thread #5. is printing numbers > 0,4,3,1,4,2,5,Worker thread #6. is printing numbers > 5,3,Worker thread #7. is printing numbers > 4,6,6,0,Worker thread #8. is printing numbers > Worker thread #9. is printing numbers > 0,0,7,5,7,0,1,0,1,0,6,8,8,1,2,1,1,0,2,9, 7,3,2,2,9, 2,1,8,3,3,3,4,2,1,9, 4,4,4,5,3,3,5,5,5,6,2,6,6,7,6,4,4,7,7,8,9, 8,9, 7,8,9, 5,5,3,8,6,7,8,9, 6,7,8,9, 4,5,9, 6,7,8,9,
اگر برنامه را مجدد اجرا کنید خروجی متفاوتی از خروجی قبلی دریافت خواهیم کرد:
Worker thread #0. is printing numbers > Worker thread #1. is printing numbers > Worker thread #2. is printing numbers > Worker thread #3. is printing numbers > Worker thread #4. is printing numbers > Worker thread #5. is printing numbers > Worker thread #6. is printing numbers > 0,Worker thread #7. is printing numbers > 1,2,0,1,3,2,4,3,Worker thread #8. is printing numbers > Worker thread #9. is printing numbers > 0,0,0,0,0,0,5,4,5,6,7,8,9, 6,7,8,9, 1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,4,5,6,7,8,9, 3,3,3,3,3,4,4,4,4,5,6,7,8,9, 5,6,7,8,9, 5,6,7,5,6,7,8,9, 8,4,4,4,5,5,6,6,7,7,9, 5,8,8,6,9, 9, 7,8,9,
همانطور که مشاهده می کنید خروجی های ایجاد کاملاً با یکدیگر متفاوت هستند. مشخص است که در اینجا مشکلی وجود دارد و همانطور که در ابتدا گفتیم این مشکل وجود همزمانی یا Concurrency در زمان اجرای thread هاست. زمابندی CPU برای اجرای thread ها متفاوت است و با هر بار اجرا زمان های متفاوتی به thread ها برای اجرا تخصیص داده می شود. اما خوشبختانه مکانیزم های مختلفی برای رفع این مشکل و پیاده سازی Synchronizqation وجوددارد که در ادامه به بررسی راهکاری های مختلف برای حل مشکل همزمانی می پردازیم.
پیاده سازی Synchronization با کلمه کلیدی lock
اولین مکانیزم مدیریت همزمانی در زمان اجرای Thread ها استفاده از کلمه کلیدی lock است. این کلمه کلیدی به شما این اجازه را می دهد تا یک scope مشخص کنید که این scope باید به صورت synchronized بین thread ها به اشتراک گذاشته شود، یعنی زمانی که یک thread وارد scope ای شد که با کلمه کلیدی lock مشخص شده، thread های دیگر باید منتظر شوند تا thread جاری که در scope قرار دارد از آن خارج شود. برای استفاده از lock شما اصطلاحاً می بایست یک token را برای scope مشخص کنید که معمولاً این کار با ایجاد یک شئ از نوع object و مشخص کردن آن به عنوان token برای synchronization استفاده می شود. شیوه کلی استفاده از lock به صورت زیر است:
lock(token)
{
// all code in this scope are thread-safe
}
اصطلاحاً می گویند کلیه کدهایی که در بدنه lock قرار دارند thread-safe هستند. برای اینکه کد داخل متد PrintNumbers به صورت thread-safe اجرا شود، ابتدا باید یک شئ برای استفاده به عنوان token در کلاس Program تعریف کنیم:
class Program
{
public static object threadLock = new object();
....
در قدم بعدی کد داخل متد PrintNumbers را به صورت زیر تغییر می دهیم:
public static void PrintNumbers()
{
lock (threadLock)
{
Console.Write("{0} is printing numbers > " , Thread.CurrentThread.Name);
for (int counter = 0; counter < 10 ; counter++)
{
Thread.Sleep(200 * new Random().Next(5));
Console.Write("{0},", counter);
}
Console.WriteLine();
}
}
با اعمال تغییر بالا، زمانی که thread جدیدی قصد وارد شدن به scope مشخص شده را داشته باشد، باید منتظر بماند تا کار thread جاری به اتمام برسد تا اجرای thread جدید شروع شود. با اعمال تغییر بالا، هر چند بار که کد نوشته شده را اجرا کنید خروجی زیر را دریافت خواهید کرد:
Worker thread #0. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #1. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #2. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #3. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #4. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #5. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #6. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #7. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #8. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, Worker thread #9. is printing numbers > 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,
پیاده سازی Synchronization بوسیله کلاس Monitor
در قسمت قبل که از کلمه کلیدی lock استفاده کردیم، در حقیقت به در پشت زمینه از کلاس Monitor که در فضای نام System.Threading قرار دارد استفاده شده است. زمانی که از کلمه کلیدی lock استفاده می کنیم این کد تبدیل به کدی می شود که از Monitor برای پیاده سازی Synchronization استفاده می کند (می توان این موضوع را با ابزار ildasm.exe و مشاهده کد IL متوجه شد). نحوه استفاده از کلاس Mutex را در کد زیر که تغییر داده شده متد PrintNumbers است مشاهده می کنید:
public static void PrintNumbers()
{
Monitor.Enter(threadLock);
try
{
Console.Write("{0} is printing numbers > " , Thread.CurrentThread.Name);
for (int counter = 0; counter < 10 ; counter++)
{
Thread.Sleep(200*new Random().Next(5));
Console.Write("{0},", counter);
}
Console.WriteLine();
}
finally
{
Monitor.Exit(threadLock);
}
}
متد Enter در کلاس Monitor اعلام می کند که thread ای وارد محدوده ای شده است که باید thread-safe باشد. به عنوان پارامتر ورودی برای این متد token ایجاد شده یعنی obj را ارسال می کنیم. در قدم بعدی کل کدی که مربوط به ناحیه thread-safe است باید داخل بدنه try-catch نوشته شود و البته بخش finaly نیز برای آن نوشته شده باشد، همانطور که می دانید بخش finally قسمتی از بدنه try است که در هر صورت اجرا می شود. در قسمت finally متد Exit را با پارامتر threadLock که همان token مربوطه است فراخوانی می کنیم، یعنی thread در حال اجرا از محدوده thread-safe خارج شده است. دلیل نوشتن try-catch در کد بالا این است که در صورت وقوع خطا عملیات خروج از محدوده thread-safe در هر صورت انجام شود و thread های دیگر منتظر ورود به این محدوده نمانند. شاید این سوال برای شما بوجود بیاید که با وجود کلمه کلیدی lock چه دلیلی برای استفاده از کلاس Monitor وجود دارد؟ دلیل این موضوع کنترل بیشتر بر روی ورود thread ها و اجرای کدهای thread-safe است. برای مثال، بوسیله متد Wait در کلاس Monitor می توان مشخص کرد که یک thread چه مدت زمانی را برای ورود به ناحیه thread-safe باید منتظر بماند و همچنین متدهای Pulse و PulseAll را می توان برای اطلاع رسانی به سایر thread ها در مورد اینکه کار thread جاری به اتمام رسیده استفاده کرد. البته در اکثر موقعیت ها استفاده از کلمه کلیدی lock کافی است و نیازی به استفاده از کلاس Monitor نمی باشد.
پیاده سازی Synchronization با استفاده از کلاس Interlocked
زمانی که قصد داریم مقدار یک متغیر را تغییر دهیم یا عملگرهای ریاضی را بر روی دو متغیر اعمال کنیم، عملیات های انجام شده به دو صورت Atomic و Non-Atomic انجام می شوند. مبحث عملیات عملیات های Atomic چیزی بیش از چند خط نیاز دارد تا توضیح داده شود، اما به طور خلاصه می توان گفت که عملیات های Atomic عملیات هایی هستند که تنها در یک مرحله یا step انجام می شوند. اگر کدهای IL مرتبط به مقدار دهی متغیرها و البته عملگرهای ریاضی را بر روی بیشتر نوع های داده در دات نت مشاهده کنیم میبینیم که این عملیات ها بیشتر به صورت non-atomic هستند، یعنی بیش از یک مرحله برای انجام عملیات مربوط نیاز است که این موضوع می تواند در برنامه های Multi-threaded مشکل ساز شود. در حالت ساده می توان بوسیله مکانیزم lock عملیات synchronization را برای این عملیات ها پیاده سازی کرد:
int value = 1;
lock(token)
{
value++;
}
اما برای شرایطی مانند مثال بالا استفاده از lock یا کلاس monitor باعث ایجاد overhead اضافی می شود که برای حل این مشکل می توان از کلاس Interlocked برای اعمال synchronization در اعمال انتساب مقدار یا مقایسه مقادیر استفاده کرد. برای مثال، زمانی که می خواهیم مقدار یک متغیر را با استفاده از کلاس Interlocked اضافه کنیم به صورت می توانیم این کار را پیاده سازی کنیم:
int myNumber = 10; Interlocked.Increment(ref myNumber);
متد Increment در کلاس Interlocked یک مقدار به متغیر مشخص شده اضافه می کند و البته این کار در محیط Thread-Safe انجام می شود. برای کاهش مقدار می توان از متد Decrement به صورت مشابه استفاده کرد:
int myNumber = 10; Interlocked.Decrement(ref myNumber);
همچنین برای مقایسه و مقدار دهی مقدار یک متغیر می توان از متد CompareExchange استفاده به صورت زیر استفاده کرد:
int myNumber = 10; Interlocked.CompareExchange(ref myNumber, 15, 10);
در کد بالا در صورتی که مقدار متغیر myNumber برابر 10 باشد، مقدار آن با 15 عوض خواهد شد.
پیاده سازی Synchronization بوسیله خاصیت [Synchronization]
می دانیم که خاصیت [Synchronization] زمانی که بر روی یک کلاس قرار میگیرد، باعث می شود که کد داخل آن کلاس به صورت Thread-Safe اجرا شود. در این قسمت می خواهیم کد مربوط به متد PrintNumbers را به صورت Thread-Safe و با کمک Object Context Boundry و همچنین خاصیت [Synchronization] پیاده سازی کنیم. برای این کار ابتدا یک کلاس با نام Printer پیاده سازی کرده و متد PrintNumbers را داخل آن قرار می دهیم. دقت کنید که کلاس Printer می بایست از کلاس ContextBoundObject مشتق شده باشد و خاصیت [Synchronization] بر روی آن قرار گرفته باشد:
[Synchronization]
public class Printer : ContextBoundObject
{
public void PrintNumbers()
{
Console.Write("{0} is printing numbers > " , Thread.CurrentThread.Name);
for (int counter = 0; counter < 10 ; counter++)
{
Thread.Sleep(200*new Random().Next(5));
Console.Write("{0},", counter);
}
Console.WriteLine();
}
}
پس از انجام تغییرات بالا متد Main را به صورتی تغییر می دهیم که از متد Print در کلاس Printer استفاده کند:
Printer printer = new Printer();
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int index = 0; index < 10 ; index++)
{
threads[index] = new Thread(printer.PrintNumbers);
threads[index].Name = string.Format("Worker thread #{0}.", index);
}
foreach (var thread in threads)
{
thread.Start();
}
Console.ReadLine();
با انجام کارهای بالا و اجرای برنامه مشاهده خواهیم کرد که با وجود عدم استفاده از کلمه کلیدی lock یا کلاس Monitor، برنامه به صورت Thread-Safe اجرا شده و خروجی مناسب برای ما تولید می شود. در اینجا مبحث مربوط به Synchronization به اتمام رسیده و در قسمت در مورد کلاس Timer در فضای نام System.Threading صحبت خواهیم کرد.
منبع
قسمت اول آموزش-برنامه نویسی Asynchronous – آشنایی با Process ها، Thread ها و AppDomain ها
قسمت دوم آموزش- آشنایی با ماهیت Asynchronous در Delegate ها
قسمت سوم آموزش-آشنایی با فضای نام System.Threading و کلاس Thread
قسمت چهارم آموزش- آشنایی با Thread های Foreground و Background در دات نت
قسمت پنجم آموزش- آشنایی با مشکل Concurrency در برنامه های Multi-Threaded و راهکار های رفع این مشکل
قسمت ششم آموزش- آشنایی با کلاس Timer در زبان سی شارپ
قسمت هفتم آموزش-آشنایی با CLR ThreadPool در دات نت
قسمت هشتم آموزش- مقدمه ای بر Task Parallel Library و کلاس Parallel در دات نت
قسمت نهم آموزش- برنامه نویسی Parallel:آشنایی با کلاس Task در سی شارپ
قسمت دهم آموزش-برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: متوقف کردن Task ها در سی شارپ – کلاس CancellationToken
قسمت یازدهم آموزش- برنامه نویسی Parallel در سی شارپ :: کوئری های Parallel در LINQ
قسمت دوازدهم آموزش- آشنایی با کلمات کلیدی async و await در زبان سی شارپ
قسمت سیزدهم آموزش- استفاده از متد WhenAll برای اجرای چندین Task به صورت همزمان در سی شارپ
مقدمه
فعال کردن شبکه در DVR به شما این امکان را می دهد تا از طریق یک PC از راه دور برای مشاهده آنلاین یا ذخیره فیلم های موجود اقدام نمایید. DVR ها توانایی وصل شدن به شبکه داخلی و گاهی در بعضی مدل ها توانایی وصل شدن به شبکه جهانی اینترنت را دارند.
اجرای تنظیمات و اتصال به DVR می تواند از طریق سیتم عامل های مختلف صورت بپذیرد ولی تصاویر استفاده شده در این آموزش از روی یک کامپیوتر با سیستم عامل ویندوز ایکس پی تهیه شده است.
مراحل اتصال به DVR
1. آدرس آی پی (IP)، زیر شبکه(subnet mask) و دروازه پیش فرض(default gateway) کامپیوتر خود را پیدا کنید و در جدول شماره 1 یادداشت نمایید
الف ) صفحه command prompt را باز میکنید
شکل شماره 1
ب ) در صفحه cmd باز شده، دستور ipconfig را تایپ کرده و اطلاعات داده شده را در جدول 1 یادداشت نمایید.
شکل شماره 2
شکل شماره 3-جدول شماره 1
توجه داشته باشید که اطلاعات آدرس شبکه ای کامپیوتر شما ممکن است با آنچه در تصویر آمده است متفاوت باشد. همچنین در نظر داشته باشید که آدرس IP در ویندوز های Vista و 7 با عنوان IPV4 نمایش داده می شوند.
2. آدرس آی پی دستگاه DVR خود را با استفاده از راهنمای موجود در جعبه تغییر دهید.
الف ) اتصالاتDVR را برقرار کنید. (بجز اتصال کابل شبکه)
ب ) DVR را روشن کرده و از طریق setup و گزینه Network وارد تنظیمات شبکه شوید.
ج ) امکان استفاده از DHCP را روی DVR غیر فعال کنید.
د ) یک آدرس آی پی برای دستگاه DVR خود در نظر بگیرید.
A ) دقیقا آدرس آی پی کامپیوتر خود را بجز قسمت آخر یادداشت کنید. مثلا 192.168.1.
B ) برای قسمت آخر یک عدد بین 1 تا 255 انتخاب کنید. توجه کنید که این عدد باید با عدد آخر آدرس آی پی کامپیوتر شما متفاوت باشد.
C ) در صفحه cmd با استفاده از دستور ping تست کنید که آیا این آی پی در شبکه موجود می باشد یا خیر
Ping 192.168.1.عدد انتخاب شده
شکل شماره 4
اگر با استفاده از دستور ping پاسخ دریافتی شبیه آنچه در شکل 5 می بینید بود، یعنی آن آدرس آی پی قبلا به یک کامپیوتر دیگر در شبکه اختصاص یافته است.
اگر بعد از استفاده از دستور ping پاسخی شبیه آنچه در شکل 6 آمده است دیدید یعنی می توانید از آن آدرس برای DVR خود استفاده نمایید.
شکل شماره 5
ه ) در قسمت آی پی DVR، آدرس آی پی انتخاب شده را وارد نمایید. آدرس زیر شبکه را باید دقیقا همانند آدرس زیر شبکه کامپیوتر خود انتخاب کنید.
و) بر اساس جدول موجود در دفترچه DVR و یا اطلاعات موجود روی صفحه تنظیمات شبکه DVR پورت های مربوط به DVR را مشخص نمایید.
ز ) تنظیمات را ذخیره کرده و از منوی شبکه خارج شوید.
ح) DVR را ریستارت نمایید تا تنظیمات اعمال شود.
ط ) کابل شبکه DVR را وصل نموده و روی دستگاه کامپیوتر خود صفحه cmd را باز کنید.
ی ) با استفاده از دستور ping چک کنید که آیا ارتباط با DVR برقرار است یا خیر. بایستی جواب دستور ping شبیه آنچه در شکل 7 دیده می شود، باشد.
شکل شماره 6
ک ) درصورتیکه ارتباط برقرار است می توانید با وارد کردن آی پی در برنامه مورد نظر روی دستگاه کامپیوتر یا دستگاه موبایل خود و دادن پورت مشخص شده در قسمت “و” ارتباط تصویری با DVR را برقرار نمایید.
ل ) درصورتیکه می خواهید از مرورگر های اینترنتی جهت اتصال و مانیتورینگ DVR استفاده نمایید کافیست مرورگر مورد نظر (IE, firefox, chrome) را باز کرده و در قسمت address bar، آی پی DVR را وارد کرده و در انتها با یک “:” پورت را به آن معرفی نمایید.
برای مثال اگر آی پی DVR شما 192.168.1.100 است و پورت تعریف شده 92 می باشد. آدرس 192.168.1.100:92 را در مرورگر وارد نمایید.
شکل شماره 7
انتقال تصاویر روی اینترنت
بعضی از DVR ها امکان انتقال تصاویر بر روی اینترنت از طریق مرورگر یا دستگاه های موبایل را دارا می باشند.
برای این منظور نیاز به یک ارتباط پرسرعت اینترنت در محل قرارگیری دستگاه DVR و یک ارتباط پرسرعت اینترنت دیگر در محلی که قرار است مانیتورینگ انجام پذیرد، وجود دارد.
برای استفاده از ویژگی انتقال تصویر بایستی port forwarding روی روتر اینترنت محل قرارگیری دستگاه DVR انجام شود.
1. با کمک اطلاعات موجود در دفترچه راهنمای روتر (مودم ADSL) خود و یا استفاده از اطلاعات وب سایت، http://portforwarding.comروتر خود را برای انجام port forwarding تنظیم نمایید.
دقت نمایید که در پروسه port forwarding شما یک پورت داخلی دارید که همان پورت مشخص شده در دستگاه DVR است و یک پورت خارجی دارید که با راهنمایی شرکت سرویس دهنده اینترنت می توانید از پورت های خالی قابل استفاده اطلاع حاصل نمایید.
همچنین لازم است تا آی پی دستگاه DVR را به عنوان آدرس دستگاهی که port forwarding روی آن انجام می شود، وارد نمایید.
2. بعد از انجام پروسه port forwarding کافیست با مراجعه به سایت www.yougetsignal.com و استفاده از ابزار port forwarding tester بررسی نمایید که آیا پروسه با موفقیت انجام شده است یا خیر.
3. با استفاده از ابزار what is my IP در وب سایت www.yougetsignal.com یا با بازکردن سایت www.whatismyip.com روی یکی از کامپیوتر های موجود در شبکه ای که دستگاه DVR هم در آن قرار دارد، شبکه خود را بدست آورید.
4. روی کامپیوتر یا دستگاه موبایل محلی که می خواهید مانیتوریگ انجام شود کافیست همانند اینکه کامپیوتر یا موبایل در همان شبکه DVR قرار دارد، عمل نمایید تنها با این تفاوت که بجای آدرس آی پی محلی که قبلا وارد کرده اید (قسمت “ل”) آدرس آی پی ای را که از سایت www.whatismyip.com بدست آورده اید وارد می کنید و بجای پورت داخلی، پورت خارجی ای که از شرکت سرویس دهنده اینترنت دریافت کرده اید وارد می نمایید.
لازم به ذکر است مرورگرهای اینترنتی بطور پیش فرض از پورت 80 استفاده می کنند که گاهی این پورت در شبکه داخلی یا شبکه اینترنت قبلا توسط نرم افزار دیگری مورد استفاده قرار گرفته یا شرکت سرویس دهنده اینترنت جهت امنیت بیشتر این پورت را بسته است.
منبع
الگوریتم Canny
لبه یاب کنی توسط جان اف کنی در سال 1986 ایجاد شد و هنوز یک لبه یاب استاندارد و با دقت و کیفیت بالا میباشد.الگوریتم لبه یابی کنی یکی از بهترین لبه یابها تا به امروز است. در ادامه روش کار این الگوریتم و هم چنین کد الگوریتم Canny در OpenCV را بررسی خواهیم کرد. این الگوریتم لبه یابی از سه بخش اصلی زیر تشکیل شده:
- تضعیف نویز
- پیدا کردن نقاطی که بتوان آنها را به عنوان لبه در نظر گرفت
- حذب نقاطی که احتمال لبه بودن آنها کم است
معیارهایی که در لبه یاب کنی مطرح است:
1 -پایین آوردن نرخ خطا- یعنی تا حد امکان هیچ لبه ای در تصویر نباید گم شود و هم چنین هیچ چیزی که لبه نیست نباید به جای لبه فرض شود. لبه هان پیدا شده تا حد ممکن به لبه ها اصلی
نزدیک باشند.
2 -لبه در مکان واقعی خود باشد- یعنی تا حد ممکن لبه ها کمترین فاصله را با مکان واقعی خود داشته باشند.
3 -بران هر لبه فقط یک پاسخ داشته باشیم.
4 -لبه ها کمترین ضخامت را داشته باشند- (در صورت امکان یک پیکسل).
لبه یاب کنی بخاطر توانایی در تولید لبه های نازک تا حد یک ییکسل برای لبه های پیوسته معروف شده است. این لبه یاب شامل چهار مرحله و چهار ورودی زیر است:
یک تصویر ورودی
یک پارامتر به نام سیگما جهت مقدار نرم کنندگی تصویر
یک حد آستانه بالا (Th)
یک حد آستانه پایین (Tl)
مراحل الگوریتم Canny:
1- در ابتدا باید تصویر رنگی را به جهت لبه یابی بهتر به یک تصویر سطح خاکسترن تبدیب کرد.
2- نویز را از تصویر دریافتی حذف کرد. بدلیل اینکه فیلتر گاوسین از یک ماسک ساده برای حذف نویز استفاده می کند لبه یاب کنی در مرحله اول برای حذف نویز آن را بکار میگیرد.
3- در یک تصویر سطح خاکستر جایی را که بیشترین تغییرات را داشته باشند به عنوان لبه در نظر گرفته می شوند و این مکانها با گرفتن گرادیان تصویر با استفاده عملگر سوبل بدست می آیند. سپس لبه های مات یافت شده به لبه های تیزتر تبدیل می شوند.
4- برخی از لبه های کشف شده واقعا لبه نیستند و در واقع نویز هستند که باید آنها توسط حد آستانه هیسترزیس فیلتر شوند.هیسترزیس از دو حد آستانه بالاتر (Th) و حد آستانه پایین تر (Tl) استفاده کرده و کنی پیشنهاد می کند که نسبت استانه بالا به پایین سه به یک باشد.
این روش بیشتر به کشف لبه های ضعیف به درستی می پردازد و کمتر فریب نویز را می خورد و از بقیه روش ها بهتر است.
کد الگوریتم Canny در OpenCV:
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
using namespace cv;
/// Global variables
Mat src, src_gray;
Mat dst, detected_edges;
int edgeThresh = 1;
int lowThreshold;
int const max_lowThreshold = 100;
int ratio = 3;
int kernel_size = 3;
char* window_name = "Edge Map";
/**
* @function CannyThreshold
* @brief Trackbar callback - Canny thresholds input with a ratio 1:3
*/
void CannyThreshold(int, void*)
{
/// Reduce noise with a kernel 3x3
blur( src_gray, detected_edges, Size(3,3) );
/// Canny detector
Canny( detected_edges, detected_edges, lowThreshold, lowThreshold*ratio, kernel_size );
/// Using Canny's output as a mask, we display our result
dst = Scalar::all(0);
src.copyTo( dst, detected_edges);
imshow( window_name, dst );
}
/** @function main */
int main( int argc, char** argv )
{
/// Load an image
src = imread( argv[1] );
if( !src.data )
{ return -1; }</pre>
<pre> /// Create a matrix of the same type and size as src (for dst)
dst.create( src.size(), src.type() );
/// Convert the image to grayscale
cvtColor( src, src_gray, CV_BGR2GRAY );
/// Create a window
namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
/// Create a Trackbar for user to enter threshold
createTrackbar( "Min Threshold:", window_name, &lowThreshold, max_lowThreshold, CannyThreshold );
/// Show the image
CannyThreshold(0, 0);
/// Wait until user exit program by pressing a key
waitKey(0);
return 0;
}
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
CannyInOpenCV
رمز فایل : behsanandish.com
مقدمه
الگوریتم های لبه یابی- انسان مي تواند بسیاري از اشیاء را از روي تصویر خطوط آنها شناسایي كند. بهترین مثال برای آن تصاویر کارتنی است. سیستم بینایي انسان قبل از بازشناسي رنگ یا شدت روشنایي نوعی كشف لبه انجام مي دهد. بنابراین انجام كشف لبه قبل از تفسیر تصاویر در سیستمهاي خودكار منطقي به نظر مي رسد. انجام عملیات كشف لبه پردازش مهمي در بسیاري از سیستمهاي بینایي مصنوعي محسوب مي شود. هدف اصلی لبه یابی کاهش حجم داده ها در تصویر به همراه حفظ ساختار و شکل اصلی تصویر است. مرزماند سایه یک واقعیت فیزیکی نیست و عبارت است از جایی که بخشی از تصویر شروع یا تمام میشود. لبه را میتوان به عنوان جایی که صفحات افقی و عمودی جسم به هم میرسند در نظر گرفت.
یکی از متداولترین اعمال در تحلیل تصویر تشخیص لبه می باشد به این دلیل که لبه مرز میان یک شی و زمینهء آن است به عبارت دیگر لبه تغییر دو سطح خاکستري یا مقادیر مربوط به روشنایی دو پیکسل مجاور است که در مکان خاصی از تصویر رخ می دهد.هر چه این تغییر در سطح بیشتر باشد تشخیص لبه ساده تر خواهد بود.
نقاطي از تصویر كه داراي تغییرات روشنایي ناگھاني ھستند اغلب لبه یا نقاط لبه نامیده مي شوند. نقاط لبه معمولا ً شامل مرزھاي اشیاء و دیگر انواع تغییرات روشنایي و ھمچنین لبه ھاي نویزي مي باشند.
انواع لبه:
انواع الگوریتم های لبه یابی
1- الگوریتم soble
این متد لبه ها را با استفاده از تخمین زدن مشتق پیدا می کند، که لبه ها را در آن نقاطی بر می گرداند که گرادیان تصویر I ، max است. در فیلتر سوبل دو ماسک به صورت زیر وجود دارد:
ماسک سوبل افقی بیشتر لبه هاي افقی را مشخص میکند و ماسک سوبل عمودي،لبه هاي عمودي را مشخص میکند.
براي مشخص شدن کلیه لبه ها:
اگر Gx و Gy تصاویر فیلتر شده به وسیله ماسک افقی و عمودي باشند، آنگاه تصویر 
لبه هاي تصویر را بهتر نشان میدهد. روال فوق به عملگر یا الگورریتم سوبل موسوم است.
در عمل، به منظور کاهش هزینه محاسبات، به جاي میتوان از تقریب [Gx] + [Gy] استفاده میشود. توجه شود که نتیجه این دو فرمول تقریبا یکسان است ولی فرمول دوم با هزینه کمتري قابل محاسبه است.
کد الگوریتم Sobel در Matlab:
clc; clear; close all; warning off;
I=imread('lena.bmp');
I=im2double(I);
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1);
imshow(I);title('org img');
[height width R]=size(I);
for i=2:height-1
for j=2:width-1
Dx(i,j)=[I(i+1,j-1)-I(i-1,j-1)]+2*[I(i+1,j)-I(i-1,j)]+[I(i+1,j+1)-I(i-1,j+1)];
Dy(i,j)=[I(i-1,j+1)-I(i-1,j-1)]+2*[I(i,j+1)-I(i,j-1)]+[I(i+1,j+1)-I(i+1,j-1)];
S(i,j)=sqrt(Dx(i,j)^2+Dy(i,j)^2);
if Dx(i,j)<1
Dx(i,j)=0;
else Dx(i,j)=1;
end
if Dy(i,j)<1
Dy(i,j)=0;
else Dy(i,j)=1;
end
end
end
figure(2);
imshow(Dx,[]);
figure(3);
imshow(Dy,[]);
for i=1:255
for j=1:255
if (S(i,j)<1)
S(i,j)=0;
else S(i,j)=1;
end
end
end
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
الگوریتم سوبل به زبان متلب
رمز فایل : behsanandish.com
2- الگوریتم Canny
لبه یاب کنی توسط جان اف کنی در سال 1986 ایجدداد شد و هنوز یک لبه یاب استاندارد و با دقت و کیفیت بالا میباشد.الگوریتم لبه یابی کنی یکی از بهترین لبه یابها تا به امروز است. این الگوریتم لبه یابی از سه بخش اصلی زیر تشکیل شده است:
- تضعیف نویز
- پیدا کردن نقاطی که بتوان آنها را به عنوان لبه در نظر گرفت
- حذب نقاطی که احتمال لبه بودن آنها کم است
معیارهایی که در لبه یا کنی مطرح است:
1 -پایین آوردن نرخ خطا- یعنی تا حد امکان هیچ لبه ای در تصویر نباید گم شود و هم چنین هیچ چیزی که لبه نیست نباید به جای لبه فرض شود. لبه هان پیدا شده تا حد ممکن به لبه ها اصلی
نزدیک باشند.
2 -لبه در مکان واقعی خود باشد- یعنی تا حد ممکن لبه ها کمترین فاصله را با مکان واقعی خود داشته باشند.
3 -بران هر لبه فقط یک پاسخ داشته باشیم.
4 -لبه ها کمترین ضخامت را داشته باشند- (در صورت امکان یک پیکسل).
لبه یاب کنی بخاطر توانایی در تولید لبه های نازک تا حد یک ییکسل برای لبه های پیوسته معروف شده است. این لبه یاب شامل چهار مرحله و چهار ورودی زیر است:
یک تصویر ورودی
یک پارامتر به نام سیگما جهت مقدار نرم کنندگی تصویر
یک حد آستانه بالا (Th)
یک حد آستانه پایین (Tl)
و مراحل شامل
1- در ابتدا باید تصویر رنگی را به جهت لبه یابی بهتر به یک تصویر سطح خاکسترن تبدیب کرد.
2- نویز را از تصویر دریافتی حذف کرد. بدلیل اینکه فیلتر گاوسین از یک ماسک ساده برای حذف نویز استفاده می کند لبه یاب کنی در مرحله اول برای حذف نویز آن را بکار میگیرد.
3- در یک تصویر سطح خاکستر جایی را که بیشترین تغییرات را داشته باشند به عنوان لبه در نظر گرفته می شوند و این مکانها با گرفتن گرادیان تصویر با استفاده عملگر سوبل بدست می آیند. سپس لبه های مات یافت شده به لبه های تیزتر تبدیل می شوند.
4- برخی از لبه های کشف شده واقعا لبه نیستند و در واقع نویز هستند که باید آنها توسط حد آستانه هیسترزیس فیلتر شوند.هیسترزیس از دو حد آستانه بالاتر (Th) و حد آستانه پایین تر (Tl) استفاده کرده و کنی پیشنهاد می کند که نسبت استانه بالا به پایین سه به یک باشد.
این روش بیشتر به کشف لبه های ضعیف به درستی می پردازد و کمتر فریب نویز را می خورد و از بقیه روش ها بهتر است.
clear; clc; close all; warning off;
I=imread('siahosefid.bmp');
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1)
imshow(I);
A=filter2(fspecial('average',3),I)/255;
figure(2)
imshow(A);
gauss_I=I;
Isize=size(I);
ans=zeros(size(I));
dir=zeros(size(I));
I=double(I);
gauss_I=double(gauss_I);
fx=0;
fy=0;
for i=2:Isize(1)-1
for j=2:Isize(2)-1
fx=gauss_I(i,j)+gauss_I(i,j+1)-gauss_I(i+1,j)-gauss_I(i+1,j+1);
fy=gauss_I(i,j)+gauss_I(i+1,j)-gauss_I(i,j+1)-gauss_I(i+1,j+1);
ans(i,j)=sqrt(fx*fx+fy*fy);
dir(i,j)=atan(fy/fx);
end
end
figure(3)
imshow(ans)
for i=2:Isize(1)-1
for j=2:Isize(2)-1
if dir(i,j)>=-pi/8 & dir(i,j)<pi/8</pre>
<pre> if ans(i,j)<=ans(i,j-1) | ans(i,j)<=ans(i,j+1)
ans(i,j)=0;
end
end
if dir(i,j)>=pi/8 & dir(i,j)<3*pi/8
if ans(i,j)<=ans(i-1,j+1) | ans(i,j)<=ans(i+1,j-1)
ans(i,j)=0;
end
end
if dir(i,j)>=3*pi/8 | dir(i,j)<-3*pi/8
if ans(i,j)<=ans(i-1,j) | ans(i,j)<=ans(i+1,j)
ans(i,j)=0;
end
end
if dir(i,j)<-pi/8 & dir(i,j)>=3*pi/8
if ans(i,j)<=ans(i-1,j-1) | ans(i,j)<=ans(i+1,j+1)
ans(i,j)=0;
end
end
if ans(i,j)<40
ans(i,j)=0;
else
ans(i,j)=255;
end
end
end
figure(4)
imshow(ans)
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
رمز فایل : behsanandish.com
3- الگوریتم Roberts
این الگوریتم به نویز حساسیت زیادی دارد وپیکسل های کمتری را برای تقریب گرادیان بکار می برد،درضمن نسبت به الگوریتم canny هم قدرت کمتری دارد.
clc; clear; close all; warning off;
I=imread('siahosefid.bmp');
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
I=im2double(I);
figure(1);
imshow(I);
[height width R]=size(I);
for i=2:height-1
for j=2:width-1
R(i,j)=abs(I(i+1,j+1)-I(i,j))+abs(I(i+1,j)-I(i,j+1));
Z(i,j)=abs(I(i+1,j+1)-I(i,j));
X(i,j)=abs(I(i+1,j)-I(i,j+1));
end
end
for i=1:height-1
for j=1:width-1
if (R(i,j)<0.25)
R(i,j)=0;
else R(i,j)=1;
end
if (Z(i,j)<0.25)
Z(i,j)=0;
else Z(i,j)=1;
end
if (X(i,j)<0.25)
X(i,j)=0;
else X(i,j)=1;
end
end
end
figure(2);
imshow(Z,[]);
figure(3);
imshow(X,[]);
figure(4);
imshow(R,[]);
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
Robert in Matlab
رمز فایل : behsanandish.com
4- الگوریتم Prewitt
این الگوریتم شباهت زیادی با الگوریتم sobel دارد با این تفاوت که ضرایب ماسک آنها با هم فرق می کند.
I=imread('siahosefid.bmp');
I=im2double(I);
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1);
imshow(I,[]);
[height width R]=size(I);
for i=2:height-1
for j=2:width-1
Dx(i,j)=[I(i+1,j-1)-I(i-1,j-1)]+[I(i+1,j)-I(i-1,j)]+[I(i+1,j+1)-I(i-1,j+1)];
Dy(i,j)=[I(i-1,j+1)-I(i-1,j-1)]+[I(i,j+1)-I(i,j-1)]+[I(i+1,j+1)-I(i+1,j-1)];
P(i,j)=sqrt(Dx(i,j)^2+Dy(i,j)^2);
if Dx(i,j)<0.5
Dx(i,j)=0;
else Dx(i,j)=1;
end
if Dy(i,j)<0.5
Dy(i,j)=0;
else Dy(i,j)=1;
end
end
end
figure(2);
imshow(Dx,[]);
figure(3);
imshow(Dy,[]);
for i=1:height-1
for j=1:width-1
if (P(i,j)<0.5)
P(i,j)=0;
else P(i,j)=1;
end
end
end
figure(4);
imshow(P,[]);
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
Prewitt In Matlab
رمز فایل : behsanandish.com
5- الگوریتم Zerocross
این الگوریتم قسمت هایی از لاپلاس یک تصویر را جستجو می کند که مقدار لاپلاس از صفر می گذرد. به عبارت دیگر نقاطی که لاپلاس علامت را تغییر می دهد.
[BW,threshOut] =edge(graypic,'zerocross') [BW,threshOut] = edge(graypic,'zerocross',sensitive,filter name);
sensitive -> حساسیت
بین 0 و 1 و حساس ترین حالت 0
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
Zerocross In Matlab
رمز فایل : behsanandish.com
6- الگوریتم LOG)Laplacian of gaussian)
لاپلاس یک اندازه گیری ایزوتروپیک دوبعدی از مشتق فضایی مرتبه دوم از یک تصویر است. لاپلاس یک تصویر، مناطق تغییرات شدت سریع را نشان می دهد و بنابراین اغلب برای تشخیص لبه استفاده می شود.
clc; clear; close all; warning off;
f=imread('siahosefid.bmp');
%f=imnoise(f, 'gaussian', 0, 0.001);
k=double(f);
figure(1)
imshow(f)
[m,n]=size(f);
k=[zeros(m,1) k zeros(m,1)];
k=[zeros(1,n+2);k;zeros(1,n+2)];
T=30;
for i=2:m+1
for j=2:n+1
g(i,j)=k(i-1,j)+k(i+1,j)+k(i,j-1)+k(i,j+1)-4*k(i,j);
end
end
for i=2:m+1
for j=2:n+1
if g(i,j)<T
g(i,j)=0;
else
g(i,j)=1;
end
end
end
figure(2)
imshow(g)
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:
LOG In Matlab
رمز فایل : behsanandish.com