快捷導(dǎo)航

教你如何用python操作攝像頭以及對(duì)視頻流的處理

更新時(shí)間：2020年10月12日 14:25:17 作者：ywsydwsbn

這篇文章主要介紹了教你如何用python操作攝像頭以及對(duì)視頻流的處理，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

實(shí)驗(yàn)介紹

此次實(shí)驗(yàn)幫助大家利用 OpenCV 去讀取攝像頭的視頻流，你可以直接使用筆記本本身的攝像頭，也可以用 USB 連接直接的攝像頭。如果你在操作過(guò)程中，攝像頭讀取失敗，實(shí)驗(yàn)中還為你提供了幾個(gè)問(wèn)題排查步驟。當(dāng)然，對(duì)視頻進(jìn)行操作時(shí)還需要講解視頻相關(guān)的編解碼格式以及特定幀的讀取。在實(shí)驗(yàn)的最后，還提供了 OpenCV 的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn):視頻錄制與視頻讀取。

知識(shí)點(diǎn)

視頻錄制
視頻編解碼格式
視頻讀取以及特定幀的讀取

視頻錄制

使用 OpenCV 錄制視頻，主要涉及 OpenCV 的 VideoWrite 對(duì)象。錄制視頻的第一步要實(shí)例化一個(gè) VideoCapture 對(duì)象，用于從攝像頭讀入圖片。創(chuàng)建一個(gè) VideoCapture 對(duì)象的代碼如下：

cap = cv2.VideoCapture(0)

類 VideoCapture 的兩個(gè)常見(jiàn)構(gòu)造函數(shù)：

<VideoCaputrue object> = cv2.VideoCapture(filename)

功能：打開(kāi)視頻文件；

參數(shù)filename：視頻文件名。

<VideoCaputrue object> = cv2.VideoCapture(index)

功能：打開(kāi)相機(jī)設(shè)備；

參數(shù)index：相機(jī)設(shè)備ID，當(dāng)只有一個(gè)相機(jī)時(shí)，給0即可。

OpenCV 中視頻錄制需要借助 VideoWriter 對(duì)象，將從 VideoCapture 中讀入圖片，不斷地寫(xiě)入到 VideoWrite 的數(shù)據(jù)流中。創(chuàng)建 VideoWriter對(duì)象的代碼如下：

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

此次實(shí)驗(yàn)選擇筆記本電腦內(nèi)置的攝像頭，從中捕獲視頻并顯示視頻流。首先實(shí)現(xiàn)捕獲一張圖片。基本思路是首先打開(kāi)相機(jī)，再判斷相機(jī)是否打開(kāi)，相機(jī)打開(kāi)成功后，捕獲一幀圖像，然后 imshow 顯示，最后關(guān)閉相機(jī)。具體代碼如下：

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

相機(jī)捕獲的一幀圖像如圖所示：

視頻編解碼格式

在寫(xiě)入視頻的時(shí)候，我們必須指定視頻的編解碼格式,這里我們指定為 MJPG 格式。指定視頻編解碼方式為 MJPG 的代碼如下：

codec = cv2.VideoWriter_fourcc(*'MJPG')

在講解視頻的編解碼格式之前，我們先來(lái)學(xué)習(xí)一下 FourCC 。

FourCC 全稱 Four-Character Codes ，代表四字符代碼 (four character code), 它是一個(gè) 32 位的標(biāo)示符，其實(shí)就是 typedef unsigned int FOURCC 。FourCC 是一種獨(dú)立標(biāo)示視頻數(shù)據(jù)流格式的四字符代碼。

FourCC 支持的所有視頻編解碼的格式都可以在 FourCC 官網(wǎng)上查閱。

在指定視頻的編解碼格式為 MJPG 格式之后，我們還需要指定視頻的幀率跟窗口大小。指定寫(xiě)入幀率為 30 以及窗口大小的代碼如下：

fps = 30.0
frameSize = (640, 480)

初始化 VideoWriter 的時(shí)候，將這些參數(shù)傳入到其中。并指定輸出視頻文件的名稱。我們將輸出視頻文件的名稱命名為 video.avi ，具體代碼如下：

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

視頻錄制演示完整代碼

接下來(lái)，就是要不斷的從 VideoCapture 中讀入圖片，然后寫(xiě)入到VideoWrite 的數(shù)據(jù)流中。不斷的向視頻輸出流寫(xiě)入幀圖像的代碼如下：

out.write(frame)

在視頻錄制結(jié)束后，為了節(jié)省資源，我們需要釋放已經(jīng)占用的資源，具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：

cap.release()
out.release()

視頻錄制演示完整代碼如下：

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("按鍵Q-結(jié)束視頻錄制")
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()

視頻讀取以及特定幀的讀取

視頻讀取函數(shù)介紹及實(shí)現(xiàn)

讀入視頻的時(shí)候，我們?nèi)匀恍枰褂?VideoCapture 對(duì)象，只不過(guò)傳入的不再是攝像頭的 ID 了，需要改成視頻文件的路徑。讀取視頻流的時(shí)候可以逐幀讀取捕獲實(shí)現(xiàn)的圖像。此時(shí)讀入視頻流的代碼如下：

cap = cv2.VideoCapture('video.avi')

OpenCV 提供了接口 VideoWriter 用于視頻的保存，具體函數(shù)表示如下：

cap = cv2.VideoCapture('video.avi')

函數(shù)參數(shù)：

filename：給要保存的視頻起個(gè)名字；
fourcc：指定視頻編解碼器的4字節(jié)代碼；
- 【（‘P'，‘I'，‘M'，‘1'）是MPEG-1編解碼器】
- 【（‘M'，‘J'，‘P'，'G '）是一個(gè)運(yùn)動(dòng)jpeg編解碼器】
fps：幀率；
frameSize：幀大小。

從視頻文件中播放視頻，更改相機(jī)索引與視頻文件名。在顯示幀時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)?cv2.waitKey（）時(shí)間，如果該值太小，視頻會(huì)非常快，如果它太大，視頻會(huì)很慢（這可以用來(lái)慢動(dòng)作顯示視頻）。正常情況下，25 毫秒即可。具體視頻讀取的源代碼如下：

import numpy as np
import cv2
cap = cv2.VideoCapture('video.avi')
while(True):
 ret, frame = cap.read()
 if ret:
  cv2.imshow('frame',frame)
 else:
  print("視頻讀取完畢或者視頻路徑異常")
  break
 if cv2.waitKey(25) & 0xFF == ord('q'):
  break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

視頻寫(xiě)入完成，命名為 video.avi ,結(jié)果展示如下：

捕獲.PNG

視頻特定幀的讀?。ㄍㄟ^(guò)幀數(shù)間隔截取視頻幀）

通過(guò)視頻的幀數(shù)間隔截取視頻的每一幀，自己設(shè)置幀間隔為 20 ，即每隔 20 幀截取一幀圖像，并將我們截取的每一幀保存到我們自定義的文件夾中，這里保存的文件夾為代碼存在的路徑下 capture_image 文件夾里。具體實(shí)現(xiàn)的代碼如下：

import cv2
cap = cv2.VideoCapture("video.avi")
c = 1
frameRate = 20
while(True):
	ret, frame = cap.read()
	if ret:
		if(c % frameRate == 0):
			print("開(kāi)始截取視頻第：" + str(c) + " 幀")
			cv2.imwrite("./capture_image/" + str(c) + '.jpg', frame)
		c += 1
		cv2.waitKey(0)
	else:
		print("所有幀都已經(jīng)保存完成")
		break
cap.release()

運(yùn)行結(jié)果如下，將展示我們截取的視頻幀數(shù)間隔：

視頻幀截取.PNG

如圖為視頻截取的最后一幀圖像：

注意：讀入視頻文件和保存圖片的路徑，都要使用“\\”，使用“/”或者“\”會(huì)出現(xiàn)打開(kāi)文件報(bào)錯(cuò)。

攝像頭讀取失敗-問(wèn)題排查

如果你運(yùn)行上文的源代碼的時(shí)候，出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。

你可以按照下面提供的思路自行檢查一下。

驅(qū)動(dòng)問(wèn)題 有的攝像頭可能存在驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，需要安裝相關(guān)驅(qū)動(dòng)，或者查看攝像頭是否具有UAC免驅(qū)協(xié)議。
USB接口兼容性問(wèn)題 USB2.0接口接了一個(gè)USB3.0的攝像頭，也是不支持的（這只針對(duì)用 USB 連接攝像頭的，用筆記本自帶的攝像頭可忽略）。
設(shè)備掛載問(wèn)題 攝像頭沒(méi)有被掛載，如果是虛擬機(jī)需要手動(dòng)勾選設(shè)備。
硬件問(wèn)題 在就是檢查一下USB線跟電腦USB接口。
視頻壓縮格式的問(wèn)題 部分視頻壓縮格式在OpenCV中不支持。

實(shí)驗(yàn)總結(jié)

初學(xué)者可能對(duì) OpenCV 處理會(huì)很頭暈，因?yàn)樗婕暗降暮瘮?shù)有很多，每一個(gè)函數(shù)會(huì)有不同的用法，如果要通過(guò) OpenCV 去調(diào)用攝像頭完成任務(wù)，就需要去學(xué)習(xí)這些內(nèi)容。此次實(shí)驗(yàn)從視頻錄取、視頻讀取再到視頻特定幀的讀取一步一步帶你實(shí)現(xiàn)，里面對(duì)相關(guān)函數(shù)也講解的非常透徹，相關(guān)參數(shù)也進(jìn)行了說(shuō)明，涉及到實(shí)踐的地方已經(jīng)幫你把相關(guān)的源代碼給出，學(xué)習(xí)不會(huì)有障礙。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)最后也給出了攝像頭讀取失敗問(wèn)題的排查步驟，讓你在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠得到滿足。

到此這篇關(guān)于教你如何用python操作攝像頭以及對(duì)視頻流的處理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python操作攝像頭及視頻流內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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