开始使用视频

目标

• 了解如何读取视频、显示视频和保存视频。
• 了解如何从摄像头捕获视频并显示。
• 您将学习这些函数：cv.VideoCapture()、cv.VideoWriter()

从摄像头捕获视频

我们经常需要用摄像头捕获实时流。OpenCV 提供了一个非常简单的接口来实现此目的。让我们从摄像头中捕获一段视频（我正在使用笔记本电脑上的内置网络摄像头），将其转换为灰度视频并显示。这是一个非常简单的入门任务。

要捕获视频，您需要创建一个 VideoCapture 对象。它的参数可以是设备索引或视频文件的名称。设备索引只是指定摄像头的数字。通常，只有一个摄像头连接（就像我的情况一样）。所以我只需传递 0（或 -1）。您可以通过传递 1 等来选择第二个摄像头。之后，您可以逐帧捕获。但在最后，不要忘记释放捕获。

import numpy as np
import cv2 as cv
 
cap = cv.VideoCapture(0)
if not cap.isOpened()
print("Cannot open camera")
exit()
while True
    # 逐帧捕获
ret, frame = cap.read()
 
    # 如果正确读取帧，则 ret 为 True
    if not ret
print("Can't receive frame (stream end?). Exiting ...")
        break
    # 此处进行我们对帧的操作
gray = cv.cvtColor(frame, cv.COLOR_BGR2GRAY)
    # 显示最终帧
    cv.imshow('frame', gray)
    if cv.waitKey(1) == ord('q')
        break
 
# 完成所有操作后，释放捕获
cap.release()
cv.destroyAllWindows()

cap.read() 返回一个 bool 值（True/False）。如果帧读取正确，则它将为 True。因此，可以通过检查该返回值来判断视频是否已结束。

有时，cap 可能尚未初始化捕获。这种情况下，该代码会显示一个错误。可以使用 cap.isOpened() 方法检查它是否已初始化。如果是 True，则正常。否则，可以使用 cap.open() 打开它。

还可以使用 cap.get(propId) 方法访问该视频的一些功能，其中 propId 是 0 至 18 之间的一个数字。每个数字表示视频的一个属性（如果它适用于该视频）。此处：cv::VideoCapture::get() 可查看完整详细信息。可以使用 cap.set(propId, value) 修改其中一些值。Value 是想要的新值。

例如，可以通过 cap.get(cv.CAP_PROP_FRAME_WIDTH) 和 cap.get(cv.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT) 检查帧宽度和高度。默认情况下，它提供 640x480 的尺寸。但我想将它修改为 320x240。只需使用 ret = cap.set(cv.CAP_PROP_FRAME_WIDTH,320) 和 ret = cap.set(cv.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT,240)。

注意

如果出现错误，请使用其他任何相机应用程序（例如 Linux 中的 Cheese）确保相机工作正常。

播放文件中的视频

从文件播放视频与从相机捕获视频相同，只需将相机索引更改为视频文件名即可。此外，在显示帧时，可为 cv.waitKey() 使用合适的时间。如果时间太短，视频会播放得很快，如果时间太长，视频会播放得较慢（好吧，这是以慢动作显示视频的方式）。在一般情况下，25 毫秒将是合适的。

import numpy as np
import cv2 as cv
 
cap = cv.VideoCapture('vtest.avi')
 
while cap.isOpened()
ret, frame = cap.read()
 
    # 如果正确读取帧，则 ret 为 True
    if not ret
print("Can't receive frame (stream end?). Exiting ...")
        break
gray = cv.cvtColor(frame, cv.COLOR_BGR2GRAY)
 
    cv.imshow('frame', gray)
    if cv.waitKey(1) == ord('q')
        break
 
cap.release()
cv.destroyAllWindows()

注意

确保安装了适当版本的 ffmpeg 或 gstreamer。有时，处理视频捕捉非常头疼，主要原因是安装了错误的 ffmpeg/gstreamer。

保存视频

因此，我们捕捉到一段视频并逐帧对其进行处理，我们希望保存该视频。对于图像，这很简单：只需使用 cv.imwrite()。在此，需要多做一些工作。

这次我们创建一个 VideoWriter 对象。我们应该指定输出文件名（例如：output.avi）。然后，我们应该指定 FourCC 代码（详细信息见下一段落）。然后应传递每秒帧数 (fps) 和帧大小。最后一个是 isColor 标志。如果它为 True，编码器需要彩色帧，否则使用灰度帧。

FourCC 是用于指定视频编解码器的 4 字节代码。可在 fourcc.org 中找到可用代码列表。它取决于平台。以下编解码器对我来说很好用。

• 在 Fedora 中：DIVX、XVID、MJPG、X264、WMV1、WMV2。（XVID 更可取。MJPG 导致视频大小高。X264 提供非常小的视频
• 在 Windows 中：DIVX（更多测试和添加）
• 在 OSX 中：MJPG（.mp4）、DIVX（.avi）、X264（.mkv）。

FourCC 代码作为 ‘cv.VideoWriter_fourcc('M’,'J','P','G')或 cv.VideoWriter_fourcc(*'MJPG')` 传递，适用于 MJPG。

以下代码从摄像头中捕捉，翻转垂直方向的每一帧，然后保存视频。

import numpy as np
import cv2 as cv
 
cap = cv.VideoCapture(0)
 
# 定义编解码器并创建 VideoWriter 对象
fourcc = cv.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
out = cv.VideoWriter('output.avi', fourcc, 20.0, (640, 480))
 
while cap.isOpened()
ret, frame = cap.read()
    if not ret
print("Can't receive frame (stream end?). Exiting ...")
        break
frame = cv.flip(frame, 0)
 
    # 写入翻转的帧
out.write(frame)
 
    cv.imshow('frame', frame)
    if cv.waitKey(1) == ord('q')
        break
 
# 如果作业完成，释放所有内容
cap.release()
out.release()
cv.destroyAllWindows()

附加资源

练习