教你如何用python操作摄像头以及对视频流的处理

实验介绍

此次实验帮助大家利用 OpenCV 去读取摄像头的视频流,你可以直接使用笔记本本身的摄像头,也可以用 USB 连接直接的摄像头。如果你在操作过程中,摄像头读取失败, 实验中还为你提供了几个问题排查步骤。当然,对视频进行操作时还需要讲解视频相关的编解码格式以及特定帧的读取。在实验的最后,还提供了 OpenCV 的项目实战:视频录制与视频读取。

知识点

  • 视频录制
  • 视频编解码格式
  • 视频读取以及特定帧的读取

视频录制

使用 OpenCV 录制视频,主要涉及 OpenCV 的 VideoWrite 对象。录制视频的第一步要实例化一个 VideoCapture 对象,用于从摄像头读入图片。创建一个 VideoCapture 对象的代码如下:

cap = cv2.VideoCapture(0)

类 VideoCapture 的两个常见构造函数:

<VideoCaputrue object> = cv2.VideoCapture(filename)

功能:打开视频文件;

参数filename:视频文件名。

<VideoCaputrue object> = cv2.VideoCapture(index)

功能:打开相机设备;

参数index:相机设备ID,当只有一个相机时,给0即可。

OpenCV 中视频录制需要借助 VideoWriter 对象, 将从 VideoCapture 中读入图片,不断地写入到 VideoWrite 的数据流中。创建 VideoWriter对象的代码如下:

out = cv2.VideoWriter('video_record.avi', codec, fps, frameSize)

此次实验选择笔记本电脑内置的摄像头,从中捕获视频并显示视频流。首先实现捕获一张图片。基本思路是首先打开相机,再判断相机是否打开,相机打开成功后,捕获一帧图像,然后 imshow 显示,最后关闭相机。具体代码如下:

import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0)
if cap.isOpened():
 ret,frame = cap.read()
 cv2.imshow('frame',frame)
 cv2.waitKey(3000)
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

相机捕获的一帧图像如图所示:

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视频编解码格式

在写入视频的时候, 我们必须指定视频的编解码格式,这里我们指定为 MJPG 格式。指定视频编解码方式为 MJPG 的代码如下:

codec = cv2.VideoWriter_fourcc(*'MJPG')

在讲解视频的编解码格式之前,我们先来学习一下 FourCC

FourCC 全称 Four-Character Codes ,代表四字符代码 (four character code), 它是一个 32 位的标示符,其实就是 typedef unsigned int FOURCC 。FourCC 是一种独立标示视频数据流格式的四字符代码。

FourCC 支持的所有视频编解码的格式都可以在 FourCC 官网上查阅。

教你如何用python操作摄像头以及对视频流的处理

在指定视频的编解码格式为 MJPG 格式之后,我们还需要指定视频的帧率跟窗口大小。指定写入帧率为 30 以及窗口大小的代码如下:

fps = 30.0
frameSize = (640, 480)

初始化 VideoWriter 的时候,将这些参数传入到其中。并指定输出视频文件的名称。我们将输出视频文件的名称命名为 video.avi ,具体代码如下:

out = cv2.VideoWriter('video.avi', codec, fps, frameSize)

视频录制演示完整代码

接下来,就是要不断的从 VideoCapture 中读入图片,然后写入到VideoWrite 的数据流中。不断的向视频输出流写入帧图像的代码如下:

out.write(frame)

在视频录制结束后,为了节省资源,我们需要释放已经占用的资源,具体代码实现如下:

cap.release()
out.release()

视频录制演示完整代码如下:

import numpy as np
import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0)
codec = cv2.VideoWriter_fourcc(*'MJPG')
fps = 20.0
frameSize = (640, 480)
out = cv2.VideoWriter('video.avi', codec, fps, frameSize)
print("按键Q-结束视频录制")
while(cap.isOpened()):
 ret, frame = cap.read()
 if ret==True:
  out.write(frame)
  cv2.imshow('frame',frame)
  if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
   break
 else:
  break
cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()

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