使用OpenCV的VideoCapture调整USB相机的对焦参数

一、问题引入

        我们在进行机器视觉图像采集任务的之前，可能会选择购买一些USB相机作为采集设备。而有些USB相机具有自动对焦的功能，打开Windows自带的相机，界面如下：

         拥有调整对焦功能的相机在接入之后，最左侧会出现对焦按钮（红框已圈出），点击按钮后拖动纵向滑动条即可调整相机的对焦位置，直到我们希望得到的最清晰位置；也可以将滑动条下拉至最下方，即为自动对焦的策略，相机会根据当前图像清晰度进行自动对焦。

        以上操作在Windows系统相机应用中十分简单，但针对某个机器视觉任务，我们往往希望自己使用OpenCV库编程来实现手动或自动对焦的命令。

二、问题解决

        此处我们使用opencv-python，使用C++的同学亦不难找到对应的函数。首先我们创建一个相机的类class Camera，在类中用cv2.VideoCapture实例化一个self.stream，再使用self.stream的set方法设置相机的属性。

class Camera:
    def __init__(self, src=0):
        self.src = src
        self.stream = cv2.VideoCapture(src, cv2.CAP_MSMF)
        if self.stream.isOpened():
            # （2592，1944）此处根据自己相机的像素值进行修改
            self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 2592)
            self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1944)
            self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FOCUS,500) # 此处即为修改相机对焦参数的命令
        else:
            self.stream = cv2.VideoCapture(self.src + 1)
            self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 2592)
            self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1944)
            self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FOCUS,500)

        通过上述代码可以看到，我们使用了self.stream.set(cv2.CAP_PROP_FOCUS, 500)来修改相机的对焦位置。通过查阅资料和实验，发现该参数的取值范围为0-1023，代表了相机的对焦位置从近到远，1023代表对焦在无限远。

        让相机进行自动对焦，方法也比较简单，只需要set(cv2.CAP_PROP_AUTOFOCUS, 1)，此处值为1，代表开启自动对焦，值为0，代表关闭自动对焦。代码如下：

self.stream.set(cv2.CAP_PROP_AUTOFOCUS, 1)

三、注意事项

        使用以上方法，就可以实现USB相机的自动对焦和手动对焦了。但需要注意的是：调焦方法仅在有调焦功能的相机上适用并生效，以上set方法在调用成功后会返回True，定焦镜头无法调用成功，使用set方法进行调焦会返回False。