Qt5.7 + OpenCV3.2开启多线程调用系统摄像头并实现视频录制与回放、图片截取与保存(二)摄像头画面显示与视频保存

在上一篇博客中，我们介绍了OpenCV中常用的类，并且实现了使用OpenCV加载本地的一张图片，本篇文章将讲解如何使用OpenCV调用系统摄像头，实现实时画面显示以及视频的存储与回放
事实上，视频的显示与图片显示原理一样，只不过视频是N多张图片叠放在一起的结果——显示摄像头画面时，使用VideoCapture捕捉摄像头画面，借助定时器每隔相同的时间在窗口中显示一帧；视频存储是将图片按照一定的频率压入*.avi视频文件中；回放则是按照写入的频率，将图片一帧一帧读出来并显示
接下来为大家详细介绍——

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一、项目创建

首先还是创建一个主窗口项目，命名为multiThreadCamera，添加OpenCV头文件及变量声明：

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace cv;
namespace Ui {
class MainWindow;
}
class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();
private:
    Ui::MainWindow *ui;
    VideoCapture myCapture;
    VideoWriter writer;
    Mat picture;
    QTimer fps_timer;
};
#endif // MAINWINDOW_H

变量的声明中，QTimer是为了设置视频的帧频fps，其定时时间(ms)为1000 ms / fps
VideoCapture与Videowriter介绍可以参照上一篇博客，VideoCapture读取的是视频的每一个原始帧；这些原始帧转换为Mat类型后，通过Videowriter写入视频文件。

二、代码编写

首先进行UI界面设计：

控件说明：

控件名	作用
label_videoviewer	画面显示
pushbutton_opencamera	打开摄像头
pushbutton_closecamera	关闭摄像头
pushbutton_savevideo	保存视频
pushbutton_savecomplete	结束保存
pushbutton_videoreview	视频回放

然后创建槽函数：（我是为了方便直接右击——转到槽函数）

private slots:
    void on_pushButton_opencamera_clicked();

    void on_pushButton_closecamera_clicked();

    void on_pushButton_savevideo_clicked();

    void on_pushButton_savecomplete_clicked();

    void on_pushButton_videoreview_clicked();

	void display_frame();

接下来是cpp文件编写：
在构造函数中添加定时器的初始化与槽函数：

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    fps_timer.setInterval(40);//定时器设定时间40ms，即每秒钟显示25张画面
    connect(&fps_timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(display_frame()));
}

接下来是几个按钮的槽函数：

1. on_pushButton_opencamera_clicked():
   此按钮需要实现的功能是：打开系统摄像头、获取并显示画面。事实上，显示画面需要在定时器的槽函数display_frame()中实现，故在此我们只需打开定时器。

   void MainWindow::on_pushButton_opencamera_clicked()
   {
       myCapture.open(0);
       fps_timer.start();
   }
   

   其中需要说明的是virtual bool open(int index);是一个虚函数，一个参数int index表示摄像头的标号，从0开始，如果计算机有n个摄像头，那么那么参数可以选择0到n-1，如果超过n-1编译器不会报错，但是程序会直接崩溃）；
   我们看到该函数还有一个bool类型的返回值，用来返回摄像头是否成功打开，所以槽函数可以重新完善一下：

   void MainWindow::on_pushButton_opencamera_clicked()
   {
       myCapture.open(0);
       if(!myCapture.open(0))
       {
           qDebug()<<"Camera Open Failed.";
           return;
       }
       fps_timer.start();
   }
   

2. display_frame():
   摄像头与定时器成功开启之后，接下来就要在定时器的槽函数中实现画面的显示：

   void MainWindow::display_frame()
   {
   	myCapture >> picture;
   	QImage img1 = QImage((const unsigned char*)picture.data, 					picture.cols, picture.rows, QImage::Format_RGB888).rgbSwapped();
   	ui->label_videoViewer->setPixmap(QPixmap::fromImage(img1));
   }
   

   几点说明：
   - 我们要在定时器槽函数中实现的就是两个功能——画面的抓取与UI界面的显示，代码的第一和第三句则分别实现了这两个功能：
   myCapture >> picture;采用了C++中数据流的方式将摄像头的当前帧读回来，实际上该语句可以替换为myCapture.read(picture);，可能更好理解，读者可以尝试；
   - 第三句ui->label_videoViewer->setPixmap(QPixmap::fromImage(img1));就更好理解了，将QImage形式的图片转为QPixmap并显示在QLabel上。画面虽然是一帧一帧的，但是当一秒钟显示25帧时就变成了视频。
   - 关键是第二句话，它提供了一种将Mat转为QImage的方法，我们这里默认的是彩色图片的转换，关于其他类型的转换方法可以参考这篇博客https://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/86307283
   另外再补充一句，这里我们选择的是在主窗口中采用QLabel控件显示画面，如果要像上一篇博客那样采用OpenCV中的窗口显示也应在定时器槽函数中实现：

      void MainWindow::display_frame()
      {
      	  myCapture >> picture;
      	  QImage img1 = QImage((const unsigned char*)picture.data, picture.cols, 				picture.rows, QImage::Format_RGB888).rgbSwapped();
      	  ui->label_videoViewer->setPixmap(QPixmap::fromImage(img1));
      namedWindow("VideoPlay", WINDOW_NORMAL);
      	  imshow("VideoPlay", picture);
      	  waitKey(40);
      	}
   

   这里要加一句waitkey(40),让程序停在这里等待外部键盘操作40ms，否则画面会卡死。

3. on_pushButton_closecamera_clicked():
   停止的话则更好实现，目前来说只需关闭定时器和释放摄像头资源，如果需要的话，再清空显示区。

   void MainWindow::on_pushButton_closecamera_clicked()
   {
   	fps_timer.stop();
    	myCapture.release();
   	ui->label_videoViewer->clear();
   }
   

   如果使用了imshow()函数，这里则要再加一句destroyWindow("VideoPlay");关闭该窗口。

   ---

   写到这里程序其实已经可以运行，在Debug模式下点击打开/关闭摄像头，即可成功实现画面的显示与停止。

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4. on_pushButton_savevideo_clicked():
   保存按钮首先判断摄像头是否打开，如果没有则直接返回；然后打开（新建）一个视频文件，在while循环里面写入视频帧。

   void MainWindow::on_pushButton_savevideo_clicked()
   {
       if(!myCapture.isOpened())
      	 {
      		  qDebug()<<"Camera Is Not Open.";
    			return;
      	 }
        writer.open("D:\\test.avi",VideoWriter::fourcc('M', 'J', 'P', 'G'),25, Size(640, 480), true);
      	 while (!complete_flag)
        {
             myCapture >> picture;
             writer.write(picture);
             namedWindow("VideoPlay", WINDOW_NORMAL);
             imshow("VideoPlay", picture);
             waitKey(40);
      	 }
   }
   

   其中，write.open()函数和第一篇文章加载图片的基本相同，不做赘述，制定了视频文件之后，通过write()函数不断向里面写入Mat类型的数据，即实现了保存。
   在这里，我们在私有变量中设置了一个保存停止标志位，

   bool complete_flag = false;
   

   然后在on_pushButton_savecomplete_clicked()中将该变量置位即可实现停止保存。

5. on_pushButton_savecomplete_clicked():

   void MainWindow::on_pushButton_savecomplete_clicked()
   {
   	 complete_flag = true;
   }
   

6. on_pushButton_videoreview_clicked():
   视频回放与从摄像头中获取方法是一致的，只不过回放视频时是从视频文件中获取画面帧。

   void MainWindow::on_pushButton_videoreview_clicked()
   {
   	 myCapture.open("D:\\test.avi");
   	while (myCapture.isOpened())
   	{
   		myCapture >> picture;
   		if(picture.empty())
      			 break;
   		imshow("VideoPlay", picture);
   		 if (waitKey(40) == 27)  // ESC键的ASCII码为27，如果按下ESC键就推出
      			 break;
   	}
   	destroyWindow("VideoPlay");
   }
   
   

   这里面不过把我们打开摄像头的代码myCapture.open(0)换为了myCapture.open("D:\\test.avi");接下来都一样，要注意的是当文件读完时，读回来的画面是空的，所以要加一句画面是否为空的判断，如果为空则表示文件读完，直接跳出。

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三、总结

写到这里，我们的基本功能都已经实现，但是这离实际应用还差好多，一方面是前后功能逻辑不太完善，另一方面将全部功能发到主线程中过多的占用了UI资源致使其他功能难以实现，如何进一步完善和开辟新的线程，我们下一篇文章再讲。

PS

前面代码过于零散，重新沾一下便于查看：
mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace cv;

namespace Ui {
class MainWindow;
}

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();

private slots:
    void on_pushButton_opencamera_clicked();

    void on_pushButton_closecamera_clicked();

    void on_pushButton_savevideo_clicked();

    void on_pushButton_savecomplete_clicked();

    void on_pushButton_videoreview_clicked();

    void display_frame();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    bool complete_flag = false;
    VideoCapture myCapture;
    VideoWriter writer;
    Mat picture;
    QTimer fps_timer;
};

#endif // MAINWINDOW_H

   

mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    fps_timer.setInterval(40);
    connect(&fps_timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(display_frame()));
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::on_pushButton_opencamera_clicked()
{
    myCapture.open(0);
    if(!myCapture.open(0))
    {
        qDebug()<<"Camera Open Failed.";
        return;
    }
    fps_timer.start();
}

void MainWindow::on_pushButton_closecamera_clicked()
{
    fps_timer.stop();
    myCapture.release();
    ui->label_videoViewer->clear();
}

void MainWindow::on_pushButton_savevideo_clicked()
{
    if(!myCapture.isOpened())
    {
        qDebug()<<"Camera Is Not Open.";
        return;
    }
    writer.open("D:\\test.avi",VideoWriter::fourcc('M', 'J', 'P', 'G'),25, Size(640, 480), true);
    while (!complete_flag)
    {
        myCapture >> picture;
        writer.write(picture);
        namedWindow("VideoPlay", WINDOW_NORMAL);
        imshow("VideoPlay", picture);
        waitKey(40);
    }
}

void MainWindow::on_pushButton_savecomplete_clicked()
{
    complete_flag = true;
}

void MainWindow::on_pushButton_videoreview_clicked()
{
    myCapture.open("D:\\test.avi");
    while (myCapture.isOpened())
    {
        myCapture >> picture;
        if(picture.empty())
            break;
        imshow("VideoPlay", picture);
        if (waitKey(40) == 27)  // ESC键的ASCII码为27，如果按下ESC键就推出
            break;
    }
    destroyWindow("VideoPlay");
}

void MainWindow::display_frame()
{
    myCapture >> picture;
    QImage img1 = QImage((const unsigned char*)picture.data, picture.cols, picture.rows, QImage::Format_RGB888).rgbSwapped();
    ui->label_videoViewer->setPixmap(QPixmap::fromImage(img1));
    namedWindow("VideoPlay", WINDOW_NORMAL);
    imshow("VideoPlay", picture);
    waitKey(40);
}