C/C++和OpenCV實(shí)現(xiàn)調(diào)用攝像頭

更新時(shí)間：2025年05月31日 09:00:43 作者：whoarethenext

本文主要介紹了C/C++和OpenCV實(shí)現(xiàn)調(diào)用攝像頭,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家的學(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一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

準(zhǔn)備工作

在開始之前，請確保你已經(jīng)正確安裝了 OpenCV 庫，并且你的開發(fā)環(huán)境（如 Visual Studio, Code::Blocks, CLion, 或者使用 CMake/GCC 的命令行環(huán)境）已經(jīng)配置好可以鏈接 OpenCV 庫。

你需要包含以下頭文件：

#include <opencv2/opencv.hpp> // 包含 OpenCV 的核心功能和高級 GUI (highgui)
#include <iostream>          // 用于標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出

1. 打開攝像頭

要從攝像頭捕獲視頻，我們首先需要創(chuàng)建一個(gè) cv::VideoCapture 對象。它的構(gòu)造函數(shù)可以接受一個(gè)整數(shù)作為參數(shù)，該整數(shù)表示攝像頭的索引。通常，0 代表系統(tǒng)默認(rèn)的內(nèi)置攝像頭，1 代表第一個(gè)外部攝像頭，以此類推。

cv::VideoCapture cap; // 創(chuàng)建一個(gè) VideoCapture 對象

int cameraIndex = 0; // 通常 0 是默認(rèn)攝像頭
cap.open(cameraIndex); // 或者直接 cv::VideoCapture cap(0);

// 檢查攝像頭是否成功打開
if (!cap.isOpened()) {
    std::cerr << "錯誤: 無法打開攝像頭 " << cameraIndex << std::endl;
    return -1; // 或者進(jìn)行其他錯誤處理
}

提示：

你也可以傳遞一個(gè)視頻文件的路徑字符串給 cv::VideoCapture 的構(gòu)造函數(shù)或 open() 方法來讀取視頻文件。
如果有多個(gè)攝像頭，你可以嘗試不同的索引（0, 1, 2, …）直到找到你想要的攝像頭。

2. 讀取視頻幀

一旦攝像頭成功打開，我們就可以在一個(gè)循環(huán)中逐幀讀取視頻。cv::VideoCapture::read() 方法或重載的 >> 運(yùn)算符可以用來獲取新的幀。

read() 方法會返回一個(gè)布爾值，表示是否成功讀取到一幀。讀取到的幀會存儲在一個(gè) cv::Mat 對象中。

cv::Mat frame; // 創(chuàng)建一個(gè) Mat 對象來存儲每一幀

while (true) {
    bool success = cap.read(frame); // 讀取新的一幀
    // 或者 cap >> frame;

    if (!success || frame.empty()) {
        std::cerr << "錯誤: 無法從攝像頭讀取幀" << std::endl;
        break; // 如果讀取失敗或幀為空，則退出循環(huán)
    }

    // 在這里可以對 'frame' 進(jìn)行處理，例如：
    // cv::cvtColor(frame, grayFrame, cv::COLOR_BGR2GRAY); // 轉(zhuǎn)換為灰度圖
    // cv::GaussianBlur(frame, blurredFrame, cv::Size(5, 5), 0); // 高斯模糊

    // ... (接下來的步驟：顯示幀)
}

3. 顯示視頻幀

OpenCV 的 highgui 模塊提供了顯示圖像和視頻的功能。我們可以使用 cv::imshow() 函數(shù)來顯示捕獲到的幀。通常還需要配合 cv::waitKey() 來控制幀的顯示時(shí)間和處理用戶輸入。

    // ... (在讀取幀的循環(huán)內(nèi)部)

    cv::imshow("攝像頭畫面", frame); // 在名為 "攝像頭畫面" 的窗口中顯示幀

    // 等待按鍵，延遲 1 毫秒。
    // 如果按下 'ESC'鍵 (ASCII 值為 27)，則退出循環(huán)
    // waitKey 返回按下鍵的 ASCII 值，如果沒有按鍵則返回 -1
    int key = cv::waitKey(1);
    if (key == 27) { // ESC 鍵
        std::cout << "ESC鍵被按下，正在關(guān)閉..." << std::endl;
        break;
    } else if (key != -1) {
        // 可以添加其他按鍵的邏輯
        // std::cout << "按鍵: " << key << std::endl;
    }

cv::waitKey(delay) 函數(shù)會等待指定的 delay 毫秒數(shù)。

如果 delay 為 0 或負(fù)數(shù)，它會無限期等待直到有按鍵按下。
如果 delay 為正數(shù)，它會等待 delay 毫秒。如果在等待期間有按鍵按下，函數(shù)會返回按鍵的 ASCII 值；否則返回 -1。
對于視頻流，通常使用一個(gè)較小的值（如 1 或 30）來確保視頻流暢播放，并允許程序響應(yīng)按鍵事件。

4. 釋放資源

當(dāng)不再需要攝像頭或程序即將退出時(shí)，務(wù)必釋放 cv::VideoCapture 對象，并銷毀所有創(chuàng)建的窗口。

// ... (在主函數(shù)末尾或退出前)

cap.release(); // 釋放 VideoCapture 對象
cv::destroyAllWindows(); //銷毀所有由 OpenCV 創(chuàng)建的窗口

雖然 cv::VideoCapture 對象在析構(gòu)時(shí)會自動釋放攝像頭，但顯式調(diào)用 release() 是一個(gè)好習(xí)慣。

5. 獲取和設(shè)置攝像頭屬性 (可選)

cv::VideoCapture 對象還允許你獲取和設(shè)置攝像頭的一些屬性，例如幀的寬度、高度、FPS（每秒幀數(shù)）等。這些屬性由 cv::CAP_PROP_* 枚舉定義。

獲取屬性: cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH)
設(shè)置屬性: cap.set(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH, newValue)

// 獲取攝像頭默認(rèn)的幀寬度和高度
double frameWidth = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH);
double frameHeight = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);
double fps = cap.get(cv::CAP_PROP_FPS);

std::cout << "默認(rèn)寬度: " << frameWidth << std::endl;
std::cout << "默認(rèn)高度: " << frameHeight << std::endl;
std::cout << "默認(rèn)FPS: " << fps << std::endl;

// 嘗試設(shè)置新的寬度和高度 (攝像頭可能不支持所有值)
// bool setWidthSuccess = cap.set(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1280);
// bool setHeightSuccess = cap.set(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 720);
// if (setWidthSuccess && setHeightSuccess) {
//     std::cout << "成功設(shè)置分辨率為 1280x720" << std::endl;
// } else {
//     std::cout << "警告: 未能成功設(shè)置期望的分辨率" << std::endl;
//     // 再次獲取實(shí)際生效的寬度和高度
//     frameWidth = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH);
//     frameHeight = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);
//     std::cout << "當(dāng)前寬度: " << frameWidth << std::endl;
//     std::cout << "當(dāng)前高度: " << frameHeight << std::endl;
// }

注意: 并非所有攝像頭都支持通過 set() 方法修改所有屬性，或者可能只支持特定的預(yù)設(shè)值。設(shè)置后最好再次 get() 以確認(rèn)實(shí)際生效的值。

完整示例代碼

下面是一個(gè)將以上所有步驟整合在一起的完整示例：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main() {
    // 1. 打開攝像頭
    cv::VideoCapture cap;
    int cameraIndex = 0; // 嘗試不同的索引，如果默認(rèn)攝像頭不工作
    cap.open(cameraIndex);

    // 檢查攝像頭是否成功打開
    if (!cap.isOpened()) {
        std::cerr << "錯誤: 無法打開攝像頭 " << cameraIndex << std::endl;
        // 嘗試下一個(gè)攝像頭索引，如果需要
        // cameraIndex = 1;
        // cap.open(cameraIndex);
        // if (!cap.isOpened()) {
        //     std::cerr << "錯誤: 仍然無法打開攝像頭 " << cameraIndex << std::endl;
        //     return -1;
        // }
        return -1;
    }

    std::cout << "攝像頭 " << cameraIndex << " 已成功打開." << std::endl;

    // (可選) 獲取和打印攝像頭屬性
    double frameWidth = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH);
    double frameHeight = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);
    double fps = cap.get(cv::CAP_PROP_FPS);
    std::cout << "幀寬度: " << frameWidth << std::endl;
    std::cout << "幀高度: " << frameHeight << std::endl;
    std::cout << "FPS: " << fps << std::endl; // 注意：FPS 可能不準(zhǔn)確或不被所有攝像頭支持

    cv::Mat frame; // 用于存儲每一幀
    std::string windowName = "攝像頭畫面 - 按 ESC 退出";
    cv::namedWindow(windowName, cv::WINDOW_AUTOSIZE); // 創(chuàng)建一個(gè)窗口

    // 2. 讀取并顯示視頻幀
    while (true) {
        bool success = cap.read(frame); // 或者 cap >> frame;

        if (!success || frame.empty()) {
            std::cerr << "錯誤: 無法從攝像頭讀取幀或視頻已結(jié)束" << std::endl;
            break;
        }

        // 在這里可以對 'frame' 進(jìn)行圖像處理
        // 例如：顯示幀號或時(shí)間戳
        // cv::putText(frame, "Frame: " + std::to_string(cap.get(cv::CAP_PROP_POS_FRAMES)),
        //             cv::Point(10, 30), cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, cv::Scalar(0, 255, 0), 2);

        // 3. 顯示幀
        cv::imshow(windowName, frame);

        // 等待按鍵，延遲 (1000/FPS) ms 以大致匹配視頻幀率，或者簡單用 1-30ms
        // 如果 fps > 0, 使用 int delay = 1000.0 / fps; 否則使用一個(gè)默認(rèn)值
        int delay = (fps > 0) ? static_cast<int>(1000.0 / fps) : 30;
        if (delay <= 0) delay = 30; // 防止 delay 為0或負(fù)數(shù)導(dǎo)致無限等待

        int key = cv::waitKey(delay); // 等待約 30ms，或根據(jù)FPS計(jì)算

        if (key == 27) { // ESC 鍵的 ASCII 值
            std::cout << "ESC鍵被按下，正在關(guān)閉..." << std::endl;
            break;
        } else if (key == 's' || key == 'S') { // 示例：按 's' 保存當(dāng)前幀
            std::string filename = "captured_frame.png";
            cv::imwrite(filename, frame);
            std::cout << "當(dāng)前幀已保存為 " << filename << std::endl;
        }
    }

    // 4. 釋放資源
    cap.release();
    cv::destroyAllWindows();

    return 0;
}

編譯和運(yùn)行 (以 g++ 為例):

假設(shè)你的 OpenCV 安裝在標(biāo)準(zhǔn)路徑，并且你已經(jīng)設(shè)置了 pkg-config：

g++ your_code.cpp -o camera_app `pkg-config --cflags --libs opencv4`
./camera_app

如果未使用 pkg-config，你可能需要手動指定包含目錄和庫文件：

g++ your_code.cpp -o camera_app -I/path/to/opencv/include -L/path/to/opencv/lib -lopencv_core -lopencv_highgui -lopencv_videoio -lopencv_imgproc
./camera_app

(具體的庫名稱可能因 OpenCV 版本和模塊而略有不同，如 opencv_videoio 是處理視頻 I/O 的關(guān)鍵庫)。

常見問題與調(diào)試技巧

無法打開攝像頭:
- 確保攝像頭已連接并且驅(qū)動程序已正確安裝。
- 檢查是否有其他應(yīng)用程序正在使用該攝像頭。
- 嘗試不同的 cameraIndex (0, 1, 2, …)。
- 在 Linux 上，檢查 /dev/video* 設(shè)備文件是否存在以及你是否有權(quán)限訪問它們。
視頻流卡頓或延遲:
- 確保 cv::waitKey() 的延遲參數(shù)設(shè)置合理。太小的值可能導(dǎo)致 CPU 占用過高，太大的值則導(dǎo)致卡頓。
- 圖像處理步驟如果過于復(fù)雜，會增加每幀的處理時(shí)間。
窗口不顯示或一閃而過:
- 確保在主循環(huán)之后調(diào)用 cv::destroyAllWindows()，并且 cv::waitKey() 在循環(huán)內(nèi)部被正確調(diào)用以刷新窗口事件。
幀為空 (frame.empty() 為 true):
- 這可能發(fā)生在視頻文件結(jié)束，或者攝像頭出現(xiàn)問題時(shí)。