python實現(xiàn)操作攝像頭以及對視頻流的處理

今天就跟大家聊聊有關(guān)python實現(xiàn)操作攝像頭以及對視頻流的處理，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

實驗介紹

此次實驗幫助大家利用 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。如果你在操作過程中，攝像頭讀取失敗， 實驗中還為你提供了幾個問題排查步驟。當(dāng)然，對視頻進(jìn)行操作時還需要講解視頻相關(guān)的編解碼格式以及特定幀的讀取。在實驗的最后，還提供了 OpenCV 的項目實戰(zhàn):視頻錄制與視頻讀取。

知識點

• 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 對象。錄制視頻的第一步要實例化一個 VideoCapture 對象，用于從攝像頭讀入圖片。創(chuàng)建一個 VideoCapture 對象的代碼如下：

cap = cv2.VideoCapture(0)

類 VideoCapture 的兩個常見構(gòu)造函數(shù)：

<VideoCaputrue object> = cv2.VideoCapture(filename)

功能：打開視頻文件；

參數(shù)filename：視頻文件名。

<VideoCaputrue object> = cv2.VideoCapture(index)

功能：打開相機(jī)設(shè)備；

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

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

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

此次實驗選擇筆記本電腦內(nèi)置的攝像頭，從中捕獲視頻并顯示視頻流。首先實現(xiàn)捕獲一張圖片?；舅悸肥鞘紫却蜷_相機(jī)，再判斷相機(jī)是否打開，相機(jī)打開成功后，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

在寫入視頻的時候， 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 32 位的標(biāo)示符，其實就是 typedef unsigned int FOURCC 。FourCC 是一種獨立標(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，就是要不斷的從 VideoCapture 中讀入圖片，然后寫入到VideoWrite 的數(shù)據(jù)流中。不斷的向視頻輸出流寫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)介紹及實現(xiàn)

讀入視頻的時候，我們?nèi)匀恍枰褂?VideoCapture 對象，只不過傳入的不再是攝像頭的 ID 了，需要改成視頻文件的路徑。讀取視頻流的時候可以逐幀讀取捕獲實現(xiàn)的圖像。此時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 '）是一個運動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，選擇適當(dāng)?shù)?cv2.waitKey（）時間，如果該值太小，視頻會非?？?，如果它太大，視頻會很慢（這可以用來慢動作顯示視頻）。 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()

視頻寫入完成，命名為 video.avi ,結(jié)果展示如下：

視頻特定幀的讀?。ㄍㄟ^幀數(shù)間隔截取視頻幀）

通過視頻的幀數(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()

運行結(jié)果如下，將展示我們截取的視頻幀數(shù)間隔：

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“\”會出現(xiàn)打開文件報錯。

攝像頭讀取失敗-問題排查

如果你運行上文的源代碼的時候，出現(xiàn)報錯。

你可以按照下面提供的思路自行檢查一下。

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

實驗總結(jié)

初學(xué)者可能對 OpenCV 處理會很頭暈，因為它涉及到的函數(shù)有很多，每一個函數(shù)會有不同的用法，如果要通過 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。此次實驗從視頻錄取、視頻讀取再到視頻特定幀的讀取一步一步帶你實現(xiàn)，里面對相關(guān)函數(shù)也講解的非常透徹，相關(guān)參數(shù)也進(jìn)行了說明，涉及到實踐的地方已經(jīng)幫你把相關(guān)的源代碼給出，學(xué)習(xí)不會有障礙。當(dāng)然，實驗最后也給出了攝像頭讀取失敗問題的排查步驟，讓你在學(xué)習(xí)的過程中能夠得到滿足。

看完上述內(nèi)容，你們對python實現(xiàn)操作攝像頭以及對視頻流的處理有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關(guān)內(nèi)容，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。