视频信号(以下简称为视频)是非常重要的视觉信息来源,它是视觉处理过程中经常要处理的一类信号。实际上,视频是由一系列图像构成的,这一系列图像被称为帧,帧是以固定的时间间隔从视频中获取的。获取(播放)帧的速度称为帧速率,其单位通常使用“帧/秒”表示,代表在1 秒内所出现的帧数,对应的英文是 FPS(Frames Per Second)。如果从视频中提取出独立的帧,就可以使用图像处理的方法对其进行处理,达到处理视频的目的。
OpenCV 提供了 cv2.VideoCapture 类和 cv2.VideoWriter 类来支持各种类型的视频文件。在不同的操作系统中,它们支持的文件类型可能有所不同,但是在各种操作系统中均支持 AVI格式的视频文件。
VideoCapture 类
OpenCV 提供了 cv2.VideoCapture 类来处理视频
。cv2.VideoCapture 类处理视频的方式非常简单、快捷,而且它既能处理视频文件又能处理摄像头信息。
类函数介绍
cv2.VideoCapture 类的常用函数包括初始化、打开、帧捕获、释放、属性设置等,下面对
这些函数进行简单的介绍。
1. 初始化
OpenCV 为 cv2.VideoCapture 类提供了构造函数 cv2.VideoCapture()
,用于打开摄像头并完成摄像头的初始化工作。该函数的语法格式为:
捕获对象=cv2.VideoCapture(“摄像头 ID 号”)
式中:
-
“摄像头 ID 号”就是摄像头的 ID 号码。需要注意的是,这个参数是摄像设备(摄像头)的 ID 编号,而不是文件名。其默认值为-1,表示随机选取一个摄像头;如果有多个摄像头,则用数字“0”表示第 1 个摄像头,用数字“1”表示第 2 个摄像头,以此类推。
所以,如果只有一个摄像头,既可以使用“0”,也可以使用“-1”作为摄像头 ID 号。在某些平台上,如果该参数值为“-1”,OpenCV 会弹出一个窗口,让用户手动选择希望使用的摄像头。 -
“捕获对象”为返回值,是 cv2.VideoCapture 类的对象。
例如,要初始化当前的摄像头,可以使用语句:
cap = cv2.VideoCapture(0)
OpenCV 官网在介绍函数 cv2.VideoCapture()时,特别强调:视频处理完以后,要记得释放摄像头对象。
该(构造)函数也能够用于初始化视频文件,初始化视频文件时,参数为文件名。此时函数的形式为:
捕获对象=cv2.VideoCapture(“文件名”)
例如,打开当前目录下文件名为“vtest.avi”的视频文件,可以使用语句:
cap = cv2.VideoCapture('vtest.avi')
- cv2.VideoCapture.open()函数和cv2.VideoCapture.isOpened()函数
一般情况下,使用 cv2.VideoCapture()函数即可完成摄像头的初始化。有时,为了防止初始化发生错误,可以使用函数 cv2.VideoCapture.isOpened()来检查初始化是否成功。该函数的语法格式为:
retval = cv2.VideoCapture.isOpened()
该函数会判断当前的摄像头是否初始化成功:
- 如果成功,则返回值 retval 为 True。
- 如果不成功,则返回值 retval 为 False。
如果摄像头初始化失败,可以使用函数 cv2.VideoCapture.open()打开摄像头。该函数的语法格式为:
retval = cv2.VideoCapture.open( index )
式中:
- index 为摄像头 ID 号。
- retval 为返回值,当摄像头(或者视频文件)被成功打开时,返回值为 True。
同样,函数 cv2.VideoCapture.isOpened()和函数 cv2.VideoCapture.open()也能用于处理视频文件。在处理视频文件时,函数 cv2.VideoCapture.open()的参数为文件名,其语法格式为:
retval = cv2.VideoCapture.open( filename )
3. 捕获帧
摄像头初始化成功后,就可以从摄像头中捕获帧信息了。捕获帧所使用的是函数cv2.VideoCapture.read()
。该函数的语法是:
retval, image=cv2.VideoCapture.read()
式中:
- image 是返回的捕获到的帧,如果没有帧被捕获,则该值为空。
- retval 表示捕获是否成功,如果成功则该值为 True,不成功则为 False。
4. 释放
在不需要摄像头时,要关闭摄像头。关闭摄像头使用的是函数
cv2.VideoCapture.release()。
该函数的语法是:
None=cv2.VideoCapture.release()
例如,当前有一个 VideoCapture 类的对象 cap,要将其释放,可以使用语句:
cap.release()
5 属性设置
有时,我们需要获取 cv2.VideoCapture 类对象的属性,或是更改该类对象的属性。函数cv2.VideoCapture.get()用于获取 cv2.VideoCapture 类对象的属性,该函数的语法格式是:
retval = cv2.VideoCapture.get( propId )
式中,参数 propId 对应着 cv2.VideoCapture 类对象的属性。
例如,有一个 cv2.VideoCapture 类对象 cvc,则:
- 通过 cvc.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH),就能获取当前帧对象的宽度。
- 通过 cvc.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT),就能获取当前帧对象的高度。
函数 cv2.VideoCapture.set()用来设置 cv2.VideoCapture 类对象的属性。该函数的语法是:
retval = cv2.VideoCapture.set( propId, value )
式中,propId 对应 cv2.VideoCapture 类对象的属性,value 对应属性 propid 的值。
例如,有一个 cv2.VideoCapture 类对象 cvc,则:
- 语句 ret = cvc.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)将当前帧对象的宽度设置为
640 像素。 - 语句 ret = cvc.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480)将当前帧对象的高度设置为480 像素。
cv2.VideoCapture 类对象的属性值及含义如表 18-1 所示。
5. cv2.VideoCapture.grab()函数cv2.VideoCapture.retrieve()函数
一般情况下,如果需要读取一个摄像头的视频数据,最简便的方法就是使用函数
cv2.VideoCapture.read()。但是,如果需要同步一组或一个多头(multihead)摄像头(例如立体摄像头或 Kinect)的视频数据时,该函数就无法胜任了。可以把函数 cv2.VideoCapture.read()
理解为是由函数 cv2.VideoCapture.grab()和函数 cv2.VideoCapture.retrieve()组成的。函数
cv2.VideoCapture.grab()用来指向下一帧,函数 cv2.VideoCapture.retrieve()用来解码并返回一帧。
因此,可以使用函数 cv2.VideoCapture.grab()和函数cv2.VideoCapture.retrieve()获取多个摄像头的数据。
函数 cv2.VideoCapture.grab()用来指向下一帧,其语法格式是:
retval= cv2.VideoCapture.grab( )
如果该函数成功指向下一帧,则返回值 retval 为 True。
函数 cv2.VideoCapture.retrieve()用来解码,并返回函数 v2.VideoCapture.grab()捕获的视频帧。
该函数的语法格式为:
retval, image = cv2.VideoCapture.retrieve( )
式中:
- image 为返回的视频帧,如果未成功,则返回一个空图像。
- retval 为布尔型值,若未成功,返回 False;否则,返回 True。
对于一组摄像头,可以使用如下代码捕获不同摄像头的视频帧:
success0 = cameraCapture0.grab()
success1 = cameraCapture1.grab()
if success0 and success1:
frame0 = cameraCapture0.retrieve()
frame1 = cameraCapture1.retrieve()
与 VideoCapture 类内的其他函数一样,cv2.VideoCapture.grab()和 cv2.VideoCapture.retrieve()
也能用来读取视频文件。
示例:显示帅哥或美女视频
import numpy as np
import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0)
while(cap.isOpened()):ret, frame = cap.read()cv2.imshow('frame',frame)c = cv2.waitKey(1)if c==27: #ESC 键break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()