Opencv基础 （二）：使用OpenCV读取和写入视频
在OpenCV中读写视频与读写图像非常相似。视频就是一系列通常被称为帧的图像。所以，你需要做的就是循环播放视频序列中的所有帧，然后一次处理一帧。在这篇文章中，我们将演示如何从一个文件、一个图像序列和一个网络摄像头读取、显示和写入视频。我们还将研究流程中可能发生的一些错误，并帮助理解如何解决这些错误。
让我们先看一下读取视频文件的代码示例。它本质上包含了从磁盘读取视频并显示它的功能。随着您的深入，我们将详细讨论这个实现中使用的函数。
Python
import cv2
# Create a video capture object, in this case we are reading the video from a file
vid_capture = cv2.VideoCapture('Resources/Cars.mp4')
if (vid_capture.isOpened() == False):
print("Error opening the video file")
# Read fps and frame count
else:
# Get frame rate information
# You can replace 5 with CAP_PROP_FPS as well, they are enumerations
fps = vid_capture.get(5)
print('Frames per second : ', fps,'FPS')
# Get frame count
# You can replace 7 with CAP_PROP_FRAME_COUNT as well, they are enumerations
frame_count = vid_capture.get(7)
print('Frame count : ', frame_count)
while(vid_capture.isOpened()):
# vid_capture.read() methods returns a tuple, first element is a bool
# and the second is frame
ret, frame = vid_capture.read()
if ret == True:
cv2.imshow('Frame',frame)
# 20 is in milliseconds, try to increase the value, say 50 and observe
key = cv2.waitKey(20)
if key == ord('q'):
break
else:
break
# Release the video capture object
vid_capture.release()
cv2.destroyAllWindows()
C++
// Include Libraries
#include以下是我们将在这篇博文中讨论的OpenCV视频I/O的主要功能:
- cv2.videoccapture—创建一个视频捕获对象，它将帮助流或显示视频。
- cv2.VideoWriter -将输出的视频保存到一个目录中。
- 此外，我们还讨论了其他需要的函数，如cv2.imshow()， cv2.waitKey()和get()方法，用于读取视频元数据，如帧高度，宽度，帧数等。
在这个例子中，你将读取上面的视频(’ Cars.mp4 ')并显示它
现在让我们从它开始。
首先，我们导入OpenCV库。请注意，对于c++，你通常会使用cv::function()，但因为我们选择使用cv命名空间(使用cv命名空间)，所以我们可以直接访问OpenCV函数，而不需要在函数名前添加cv::。
C++
// Include Libraries
#include从文件中读取视频
面的代码块使用VideoCapture()类来创建VideoCapture对象，然后我们将使用它来读取视频文件。使用这个类的语法如下所示:
VideoCapture(path, apiPreference)
第一个参数是视频文件的文件名/路径。第二个参数是一个可选参数，指示API首选项。与这个可选参数相关的一些选项将在下面进一步讨论。要了解更多关于apiPreference，请访问官方文档链接videocaptureapi。
Python
# Create a video capture object, in this case we are reading the video from a file
vid_capture = cv2.VideoCapture('Resources/Cars.mp4')
C++
# Create a video capture object, in this case we are reading the video from a file
VideoCapture vid_capture("Resources/Cars.mp4");
现在我们有了一个视频捕获对象，我们可以使用isopen()方法来确认视频文件已成功打开。isopen()方法返回一个布尔值，指示视频流是否有效。否则，您将得到一条错误消息。错误消息可以包含许多内容。其中之一就是整个视频都损坏了，或者一些帧损坏了。假设视频文件已成功打开，我们可以使用get()方法检索与视频流相关联的重要元数据。请注意，此方法不适用于网络摄像机。get()方法从这里记录的选项枚举列表中获取一个参数。在下面的例子中，我们提供了数值5和7，它们对应于帧速率(CAP_PROP_FPS)和帧计数(CAP_PROP_FRAME_COUNT)。可以提供数值或名称。
Python
if (vid_capture.isOpened() == False):
print("Error opening the video file")
else:
# Get frame rate information
fps = int(vid_capture.get(5))
print("Frame Rate : ",fps,"frames per second")
# Get frame count
frame_count = vid_capture.get(7)
print("Frame count : ", frame_count)
C++
if (!vid_capture.isOpened())
{
cout << "Error opening video stream or file" << endl;
}
else
{
// Obtain fps and frame count by get() method and print
int fps = vid_capture.get(5):
cout << "Frames per second :" << fps;
frame_count = vid_capture.get(7);
cout << "Frame count :" << frame_count;
}
在获取与视频文件相关联的所需元数据之后，我们现在就可以从文件中读取每个图像帧了。这是通过创建一个循环并使用vid_capture.read()方法从视频流中每次读取一帧来实现的。
vid_capture.read()方法返回一个元组，其中第一个元素是布尔值，下一个元素是实际的视频帧。当第一个元素为True时，它表示视频流包含一个要读取的帧。
如果有要读取的帧，那么可以使用imshow()在窗口中显示当前帧，否则退出循环。注意，您还使用waitKey()函数在视频帧之间暂停20毫秒。调用waitKey()函数可以监视键盘以获取用户输入。例如，在本例中，如果用户按下' q '键，则退出循环。
Python
while(vid_capture.isOpened()):
# vCapture.read() methods returns a tuple, first element is a bool
# and the second is frame
ret, frame = vid_capture.read()
if ret == True:
cv2.imshow('Frame',frame)
k = cv2.waitKey(20)
# 113 is ASCII code for q key
if k == 113:
break
else:
break
C++
while (vid_capture.isOpened())
{
// Initialize frame matrix
Mat frame;
// Initialize a boolean to check if frames are there or not
bool isSuccess = vid_capture.read(frame);
// If frames are present, show it
if(isSuccess == true)
{
//display frames
imshow("Frame", frame);
}
// If frames are not there, close it
if (isSuccess == false)
{
cout << "Video camera is disconnected" << endl;
break;
}
//wait 20 ms between successive frames and break the loop if key q is pressed
int key = waitKey(20);
if (key == 'q')
{
cout << "q key is pressed by the user. Stopping the video" << endl;
break;
}
}
一旦视频流被完全处理或用户提前退出循环，你释放视频捕获对象(vid_capture)并关闭窗口，使用以下代码:
Python
# Release the objects
vid_capture.release()
cv2.destroyAllWindows()
C++
// Release video capture object
vid_capture.release();
destroyAllWindows();
读取图像序列
处理来自图像序列的图像帧与处理来自视频流的图像帧非常相似。只需指定正在读取的图像文件。
在下面的例子中，
- 继续使用视频捕获对象
- 但是，您只需指定一个图像序列，而不是指定一个视频文件
- 使用下面所示的符号(Cars%04d.jpg)，其中%04d表示四位数序列命名约定(例如Cars0001.jpg、Cars0002.jpg、Cars0003.jpg等)。
- 如果您指定了" Race_Cars_%02d.jpg "，那么您将查找的文件的形式:
(Race_Cars_01.jpg, Race_Cars_02.jpg, Race_Cars_03.jpg, etc…).
第一个示例中描述的所有其他代码都是相同的。
Python
vid_capture = cv2.VideoCapture('Resources/Image_sequence/Cars%04d.jpg')
C++
VideoCapture vid_capture("Resources/Image_sequence/Cars%04d.jpg");
从摄像头读取视频
从网络摄像机读取视频流也非常类似于上面讨论的例子。那怎么可能?这都要感谢OpenCV中视频捕获类的灵活性，它有几个方便接受不同输入参数的重载函数。不需要为视频文件或图像序列指定源位置，只需给出一个视频捕获设备索引，如下所示。
- 如果你的系统有一个内置的网络摄像头，那么摄像头的设备索引将是
“0”。 - 如果你有多个摄像头连接到你的系统，那么与每个额外摄像头相关联的设备索引将递增(例如
1、2、3等)。
Python
vid_capture = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)
C++
VideoCapture vid_capture(0);
您可能想知道标志CAP_DSHOW。这是一个可选参数，因此不是必需的。CAP_DSHOW只是另一个视频捕获API首选项，它是directshow通过视频输入的简称。
写视频
现在让我们来看看如何写视频。就像视频读取一样，我们可以编写来自任何源(视频文件、图像序列或网络摄像头)的视频。写入视频文件:
- 使用get()方法检索图像帧的高度和宽度。
- 初始化一个视频捕获对象(如前面所讨论的)，使用前面描述的任何源代码将视频流读入内存。
- 创建一个视频写入器对象。
- 使用视频写入器对象将视频流保存到磁盘。
继续我们的运行示例，让我们首先使用get()方法来获取视频帧的宽度和高度。
Python
# Obtain frame size information using get() method
frame_width = int(vid_capture.get(3))
frame_height = int(vid_capture.get(4))
frame_size = (frame_width,frame_height)
fps = 20
C++
// Obtain frame size information using get() method
Int frame_width = static_cast<int>(vid_capture.get(3));
int frame_height = static_cast<int>(vid_capture.get(4));
Size frame_size(frame_width, frame_height);
int fps = 20;
如前所述，videoccapture()类的get()方法需要:
- 来自枚举列表的单个参数，它允许您检索与视频帧关联的各种元数据。
可用的元数据非常广泛，可以在这里找到。
- 在本例中，您通过指定
3 (CAP_PROP_FRAME_WIDTH)和4 (CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)来检索帧的宽度和高度。当将视频文件写入磁盘时，您将在下面进一步使用这些尺寸。
为了编写视频文件，首先需要从VideoWriter()类中创建一个视频编写器对象，如下面的代码所示。
以下是VideoWriter()的语法:
VideoWriter(filename, apiPreference, fourcc, fps, frameSize[, isColor]
VideoWriter()类接受以下参数:
- filename:输出视频文件的路径名
- apiPreference: API后端标识符
- fourcc: 4个字符的编解码器代码，用于压缩帧(fourcc)
- fps:创建的视频流的帧率
- frame_size:视频帧的大小
- isColor:如果不是0，编码器将期望并编码彩色帧。否则它将与灰度帧工作(该标志目前仅在Windows上支持)。
下面的代码创建了视频写入器对象，输出自VideoWriter()类。一个特殊的方便函数用于检索四个字符的编解码器，需要作为视频编写器对象cv2的第二个参数。
- VideoWriter_fourcc(‘M’, ‘J’, ‘P’, ‘G’) in Python.
- VideoWriter::fourcc(‘M’, ‘J’, ‘P’, ‘G’) in C++.
视频编解码器指定视频流如何压缩。它将未压缩的视频转换为压缩格式，反之亦然。创建AVI或MP4格式，使用以下的fourcc规格:
AVI: cv2.VideoWriter_fourcc('M','J','P','G')
MP4: cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
接下来的两个输入参数指定帧速率(FPS)和帧大小(宽度、高度)。
Python
# Initialize video writer object
output = cv2.VideoWriter('Resources/output_video_from_file.avi', cv2.VideoWriter_fourcc('M','J','P','G'), 20, frame_size)
C++
//Initialize video writer object
VideoWriter output("Resources/output.avi", VideoWriter::fourcc('M', 'J', 'P', 'G'),frames_per_second, frame_size);
在您已经创建了一个视频写入器对象，使用它将视频文件写入磁盘，一次一帧，如下面的代码所示。在这里，您正在以每秒20帧的速度将一个AVI视频文件写入磁盘。请注意我们是如何将前面的例子简化为循环的。
Python
while(vid_capture.isOpened()):
# vid_capture.read() methods returns a tuple, first element is a bool
# and the second is frame
ret, frame = vid_capture.read()
if ret == True:
# Write the frame to the output files
output.write(frame)
else:
print(‘Stream disconnected’)
break
C++
while (vid_capture.isOpened())
{
// Initialize frame matrix
Mat frame;
// Initialize a boolean to check if frames are there or not
bool isSuccess = vid_capture.read(frame);
// If frames are not there, close it
if (isSuccess == false)
{
cout << "Stream disconnected" << endl;
break;
}
// If frames are present
if(isSuccess == true)
{
//display frames
output.write(frame);
// display frames
imshow("Frame", frame);
// wait for 20 ms between successive frames and break
// the loop if key q is pressed
int key = waitKey(20);
if (key == ‘q’)
{
cout << "Key q key is pressed by the user.
Stopping the video" << endl;
break;
}
}
}
最后，在下面的代码中，释放视频捕获和视频编写对象。
Python
# Release the objects
vid_capture.release()
output.release()
C++
// Release the objects
vid_capture.release();
output.release();