如何避免显式调用GC.Collect（），这种情况下使用BitmapSource来连续更新摄像机图像

Question

我需要在我的UI中包含摄像机图像。下面给出了我为View和ViewModel提出的解决方案。在ViewModel中，我使用的是一个BitmapSource，用于保存相机图像，并且每当相机发出一个新帧时就会持续更新。对此BitmapSource我绑定View。

这段代码大部分都适用。不过，我有问题，应用程序会周期性地消耗大量的内存。当视频尚未启动时，消费约为245MB。但是当视频开始播放时，它会在约4秒内迅速攀升至〜1GB，这是Garbage-Collector开始播放时的值，并将该值降低至约245MB。在这一点上，视频会简短的口吃（我怀疑是由于CPU征税）。这种情况会定期发生，每4秒钟左右一次。某些时候，GC在4秒后未启动时，内存使用率甚至会达到2GB，并且还导致了内存不足异常。

我发现可以解决这个问题的方法是在每次更新帧时明确调用GC。看到两条评论线。这样做时，视频启动后，内存将继续悬停在〜245MB。

但是，这会导致CPU使用率从〜20％显着增加到〜35％。

我不明白GC是如何工作的，但我怀疑，GC为时已晚，因为更新BitmapSource的线程忙于更新视频（运行速度为25FPS）以及因此没有时间运行GC，除非明确告知。

所以我的问题是：这种行为的原因是什么，有没有更好的方式来实现，我正在尝试做什么，同时避免明确调用GC？

我试图在using语句来包裹这一点，但BitmapSource没有实现IDisponsable，并从我明白了什么using没有为这种情况下创建的，但是当你访问外部/非托管资源。

下面是代码：

CameraImageView：

<Image Source="{Binding CameraImageSource}"/> 

CameraImageViewModel：

public class CameraImageViewModel : ViewModelBase 
{ 
    private ICamera camera; 
    private UMat currentImage; 

    public BitmapSource CameraImageSource 
    { 
     get { return cameraImageSource; } 
     set 
     { 
      cameraImageSource = value; 
      RaisePropertyChanged("CameraImageSource"); 
     } 
    } 
    private BitmapSource cameraImageSource; 

    public CameraImageViewModel(ICamera camera) 
    { 
     this.camera = camera; 
     camera.EventFrame += new EventHandler(UpdateCameraImage); 
    } 

    private void UpdateCameraImage(object s, EventArgs e) 
    { 
     camera.GetMatImage(out currentImage); 
     // commenting from here on downward, will also remove the described memory usage, but then we do not have an image anymore 
     BitmapSource tmpBitmap = ImageProcessing.UMatToBitmapSource(currentImage); 
     tmpBitmap.Freeze(); 
     DispatcherHelper.CheckBeginInvokeOnUI(() => CameraImageSource = tmpBitmap); 
     //GC.Collect(); // without these lines I have the memory issue 
     //GC.WaitForPendingFinalizers(); 
    } 
} 

ImageProcessing.UMatToBitmapSource：

public static BitmapSource UMatToBitmapSource(UMat image) 
    { 
     using (System.Drawing.Bitmap source = image.Bitmap) 
     { 
      return Convert(source); 
     } 
    } 

    /* 
    * REF for implementation of 'Convert': http://stackoverflow.com/questions/30727343/fast-converting-bitmap-to-bitmapsource-wpf/30729291#30729291 
    */ 
    public static BitmapSource Convert(System.Drawing.Bitmap bitmap) 
    { 
     var bitmapData = bitmap.LockBits(
      new System.Drawing.Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height), 
      System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadOnly, bitmap.PixelFormat); 

     var bitmapSource = BitmapSource.Create(
      bitmapData.Width, bitmapData.Height, 96, 96, PixelFormats.Gray8, null, 
      bitmapData.Scan0, bitmapData.Stride * bitmapData.Height, bitmapData.Stride); 

     bitmap.UnlockBits(bitmapData); 
     return bitmapSource; 
    } 

Answer 1

取代与中您创建一次，并经常更新单WriteableBitmap使用创造新BitmapSource每UpdateCameraImage。这样你将避免在内存中创建图像的副本。

此代码假定ImageWidth和ImageHeight不随时间变化并且事先已知。如果不是这种情况，当尺寸改变时，您将不得不重新创建图像。

1. 替换为您cameraImageSource：

   private cameraImageSource = new WriteableBitmap(
        ImageWidth, 
        ImageHeight, 
        96, 
        96, 
        PixelFormats.Gray8, 
        null); 
   

2. 更改UpdateCameraImage到：

   private void UpdateCameraImage(object s, EventArgs e) 
   { 
       camera.GetMatImage(out currentImage); 
       System.Drawing.Bitmap bitmap = currentImage.Bitmap; 
   
       var bitmapData = bitmap.LockBits(
        new System.Drawing.Rectangle(0, 0, ImageWidth, ImageHeight), 
        System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadOnly, bitmap.PixelFormat); 
   
   
       cameraImageSource.CopyPixels(new Int32Rect(0, 0, ImageWidth, 
        ImageHeight), bitmapData.Scan0, bitmapData.Stride * bitmapData.Height, bitmapData.Stride); 
   
       bitmap.UnlockBits(bitmapData); 
   } 
   

这也有可能是在UMat调用currentImage.Bitmap是没有必要的。我不知道你使用的EmguCV库，但UMat也有其他属性，如Ptr，可以直接传递给CopyPixels。