Opencv第十一章——视频处理

news2024/11/17 1:57:32

1. 读取并显示摄像头视频

1.1 VideoCapture类

VideoCapture类提供了构造方法VideoCapture(),用于完成摄像头的初始化工作，其语法格式如下：

capture = cv2.VideoCapture(index)

参数说明：

capture:要打开的摄像头视频。

index:摄像头设备索引。

对于Win11而言，index=0时表示要打开笔记本内置摄像头。

capture = cv2.VideoCapture(0)

 对于Win11而言，index=1时表示要打开连接笔记本的外置摄像头。

capture = cv2.VideoCapture(1)

 为了检验摄像头初始化是否成功，VIdeoCapture类提供了isOpened()方法，其语法格式如下

retaval = cv2.VideoCapture.isOpened()

参数说明：

retval:若初始化成功，则值为True,否则值为False.。

retaval = cv2.VideoCapture.isOpened()
# retval = capture.isOpened()

 摄像头初始化后，就可以从摄像头中读取帧了，VideoCapture类提供了read()方法，其语法格式如下：

retval,image = cv2.VideoCapture.read() #可以简写为retval, image = capture.read()

参数说明：

retval:读取到帧，则返回True，反之，则返回False。

image:读取到的帧，即图像。

retval,image = cv2.VideoCapture.read() 
#retval, image = capture.read()

VideoCapture类提供了release()方法 关闭摄像头。

cv2.VideoCapture.release()
#capture.release()

1.2 如何使用VideoCapture类

1.2.1 读取并显示摄像头视频

 操作示例代码：

import cv2

capture = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)  # 打开笔记本内置摄像头
while capture.isOpened():  # 笔记本内置摄像头被打开后
    retval, image = capture.read()  # 从摄像头中实时读取视频
    cv2.imshow("Video", image)  # 在窗口中显示读取到的视频
    key = cv2.waitKey(1)  # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    if key == 32:  # 如果按下空格键
        break
capture.release()  # 关闭笔记本内置摄像头
cv2.destroyAllWindows()  # 销毁显示摄像头视频的窗口

操作效果图像：

1.2.2 将摄像头视频由彩色转化为灰度视频

操作代码示例：

import cv2

capture = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW) # 打开笔记本内置摄像头
while (capture.isOpened()): # 笔记本内置摄像头被打开后
    retval, image = capture.read() # 从摄像头中实时读取视频
    # 把彩色视频转换为灰度视频
    image_Gray = cv2.cvtColor(image,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    if retval == True: # 读取到摄像头视频后
        cv2.imshow("Video", image) # 在窗口中显示彩色视频
        cv2.imshow("Video_Gray", image_Gray) # 在窗口中显示灰度视频
    key = cv2.waitKey(1) # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    if key == 32: # 如果按下空格键
        break
capture.release() # 关闭笔记本内置摄像头
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示摄像头视频的窗口

操作效果图像：

1.2.3 显示并保存摄像头视频某一时刻图像

操作代码示例：

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW) # 打开笔记本内置摄像头
while (cap.isOpened()): # 笔记本内置摄像头被打开后
    ret, frame = cap.read() # 从摄像头中实时读取视频
    cv2.imshow("Video", frame) # 在窗口中显示视频
    k = cv2.waitKey(1) # 图像的刷新时间为1毫秒
    if k == 32: # 按下空格键
        cap.release() # 关闭笔记本内置摄像头
        cv2.destroyWindow("Video") # 销毁名为Video的窗口
        cv2.imwrite("A:/copy.png", frame) # 保存按下空格键时摄像头视频中的图像
        cv2.imshow('img', frame) # 显示按下空格键时摄像头视频中的图像
        cv2.waitKey() # 刷新图像
        break
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示图像的窗口

保存的图像：

1.2.4 读取并显示两个摄像头视频

操作示例代码：

import cv2

cap_Inner = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW) # 打开笔记本内置摄像头
cap_Outer = cv2.VideoCapture(1, cv2.CAP_DSHOW) # 打开一个连接笔记本的外置摄像头
while (cap_Inner.isOpened() & cap_Outer.isOpened()): # 两个摄像头都被打开后
    retval, img_Inner = cap_Inner.read() # 从笔记本内置摄像头中实时读取视频
    ret, img_Outer = cap_Outer.read() # 从连接笔记本的外置摄像头中实时读取视频
    # 在窗口中显示笔记本内置摄像头读取到的视频
    cv2.imshow("Video_Inner", img_Inner)
    # 在窗口中显示连接笔记本的外置摄像头读取到的视频
    cv2.imshow("Video_Outer", img_Outer)
    key = cv2.waitKey(1) # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    if key == 32: # 如果按下空格键
        break
cap_Inner.release() # 关闭笔记本内置摄像头
cap_Outer.release() # 关闭连接笔记本的外置摄像头
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示摄像头视频的窗口

操作效果图像：

2. 播放视频文件

2.1 读取并显示视频文件

VideoCapture类的构造方法VideoCapture()不仅能够用于完成摄像头的初始化工作，还能够用于完成视频文件的初始化工作，此时，其语法格式如下：

video = cv2.VideoCapture(filename)

参数说明：

video:要打开的视频

filename:打开的视频文件名

2.1.1 读取并显示视频文件

操作示例代码：

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn1.mp4") # 打开视频文件
while (video.isOpened()): # 视频文件被打开后
    retval, image = video.read() # 读取视频文件
    # 设置“Video”窗口的宽为420，高为700
    cv2.namedWindow("Video", 0)
    cv2.resizeWindow("Video", 420, 700)
    if retval == True: # 读取到视频文件后
        cv2.imshow("Video", image) # 在窗口中显示读取到的视频文件
    else: # 没有读取到视频文件
        break
    key = cv2.waitKey(10) # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    if key == 27: # 如果按下Esc键
        break
video.release() # 关闭视频文件
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示视频文件的窗口

操作效果：

2.1.2 将视频文件由彩色视频转换为灰度视频

操作代码示例：

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn1.mp4") # 打开视频文件
while (video.isOpened()): # 视频文件被打开后
    retval, img_Color = video.read() # 读取视频文件
    # 设置“Video”窗口的宽为420，高为700
    cv2.namedWindow("Gray", 0)
    cv2.resizeWindow("Gray", 420, 700)
    if retval == True: # 读取到视频文件后
        # 由彩色视频转换为灰度视频
        img_Gray = cv2.cvtColor(img_Color, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        cv2.imshow("Gray", img_Gray) # 在窗口中显示读取到的视频文件
    else: # 没有读取到视频文件
        break
    key = cv2.waitKey(1) # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    if key == 27: # 如果按下Esc键
        break
video.release() # 关闭视频文件
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示视频文件的窗口

操作效果：

2.2 视频的暂停播放和继续播放

操作代码示例：空格键实现暂停和继续播放，Esc关闭视频文件。

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn2.mp4") # 打开视频文件
while (video.isOpened()): # 视频文件被打开后
    retval, image = video.read() # 读取视频文件
    # 设置“Video”窗口的宽为420，高为300
    cv2.namedWindow("Video", 0)
    cv2.resizeWindow("Video", 420, 300)
    if retval == True: # 读取到视频文件后
        cv2.imshow("Video", image) # 在窗口中显示读取到的视频文件
    else: # 没有读取到视频文件
        break
    key = cv2.waitKey(50) # 窗口的图像刷新时间为50毫秒
    if key == 32: # 如果按下空格键
        cv2.waitKey(0) # 不刷新图像，实现暂停效果
        continue # 再按一次空格键，继续播放
    if key == 27: # 如果按下Esc键
        break
video.release() # 关闭视频文件
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示视频文件的窗口

2.3 获取视频文件的属性

VideoCapture类提供了get()方法来获取视频文件的属性，其语法格式如下：

retval = cv2.VideoCapture.get(propId)

参数说明：

retval:获取到与propId对应的属性值。

propId:视频文件的属性值。

VideoCapture类提供视频文件的属性值及其含义如下表： 

2.3.1 获取并输出视频文件的指定属性值

操作示例代码：

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn2.mp4") # 打开视频文件
fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS) # 获取视频文件的帧速率
frame_Count = video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT) # 获取视频文件的帧数
frame_Width = int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)) # 获取视频文件的帧宽度
frame_Height = int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)) # 获取视频文件的帧高度
# 输出获取到的属性值
print("帧速率:", fps)
print("帧数:", frame_Count)
print("帧宽度:", frame_Width)
print("帧高度:", frame_Height)

操作结果：

找一个视频来试试吧！！！

2.3.2 动态显示视频文件的属性值

操作代码示例：

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn2.mp4") # 打开视频文件
fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS) # 获取视频文件的帧速率
frame_Num = 1 # 用于记录第几幅图像（即第几帧），初始值为1（即第1幅图像）
while (video.isOpened()): # 视频文件被打开后
   retval, frame = video.read() # 读取视频文件
   # 设置“Video”窗口的宽为420，高为300
   cv2.namedWindow("Video", 0)
   cv2.resizeWindow("Video", 420, 700)
   if retval == True: # 读取到视频文件后
      # 当前视频播放到第几帧
      cv2.putText(frame, "frame: " + str(frame_Num), (0, 50),
               cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 2, (255, 0, 255), 2)
      # 该帧对应着视频的第几秒
      cv2.putText(frame, "second: " + str(round(frame_Num / fps, 2)) + "s",
               (0, 100), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 2, (0, 255, 255), 2)
      
      cv2.putText(frame, "width: 610", (0, 150),
               cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 2, (255, 255, 0), 2)
      
      cv2.putText(frame, "height: 1030", (0, 200),
               cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 2, (255, 0, 0), 2)
      
      cv2.imshow("Video", frame) # 在窗口中显示读取到的视频文件
   else: # 没有读取到视频文件
      break
   key = cv2.waitKey(20) # 窗口的图像刷新时间为50毫秒
   frame_Num += 1 #
   if key == 27: # 如果按下Esc键
      break
video.release() # 关闭视频文件
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示视频文件的窗口

操作效果展示：

3. 保存视频文件

3.1 VideoWriter类

VideoWriter类中的常用方法包括VideoWeiter类的构造方法、write()方法()和release()方法。其中，VideoWriter类的构造方法用于创建VideoCapture类对象，其语法格式如下：

<VideoWriter boject> = cv2.VideoWriter(filename,fourcc,fps,framSize)

参数说明：

VideoWriter object:VideoWriter类对象。

filename:保存视频时的路径。

fourcc:用四个字符表示的视频编码格式。

fps:帧速率。

frameSize:每一帧的大小。

                                                   常用的视频编码格式

 下面是Windows操作系统下创建一个VideoWriter类对象的示例

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('X', 'V', 'I', 'D') # 确定视频被保存后的编码格式
output = cv2.VideoWriter("output.avi", fourcc, 20, (640, 480)) # 创建VideoWriter类对象

为了保存一段视频，处理需要使用VideoCapture类的构造方法外，还需要使用到VideoCapture类提供的writer()方法。其作用是在创建好的VideoCapture类对象中下入读取到的帧 。语法格式如下：

cv2.VideoWriter.write(frame)

参数说明：

frame:读取到的帧。

当不需要使用VideoWriter类对象时，需要将其释放掉，为此VideoWriter类提供了release()方法，其语法格式如下：

cv2.VideoWriter.release()

3.2 如何使用VideoWriter类

3.2.1 保存一段视像头视频

操作代码示例：

import cv2

capture = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW) # 打开笔记本内置摄像头
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('X', 'V', 'I', 'D') # 确定视频被保存后的编码格式
output = cv2.VideoWriter("dmsj.avi", fourcc, 20, (640, 480)) # 创建VideoWriter类对象
while (capture.isOpened()): # 笔记本内置摄像头被打开后
    retval, frame = capture.read() # 从摄像头中实时读取视频
    if retval == True: # 读取到摄像头视频后
        output.write(frame) # 在VideoWriter类对象中写入读取到的帧
        cv2.imshow("frame", frame) # 在窗口中显示摄像头视频
    key = cv2.waitKey(1) # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    if key == 27: # 如果按下Esc键
        break
capture.release() # 关闭笔记本内置摄像头
output.release() # 释放VideoWriter类对象
cv2.destroyAllWindows() # 销毁显示摄像头视频的窗口

操作结果显示：

3.2.2 保存一段指定时长的摄像头视频

操作代码示例：

import cv2

capture = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)  # 打开笔记本内置摄像头
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('M', 'P', '4', 'V')  # 确定视频被保存后的编码格式
fps = 20  # 帧速率
# 创建VideoWriter类对象
output = cv2.VideoWriter("dmsj.mp4", fourcc, fps, (640, 480))
frame_Num = 13 * fps  # 时长为13秒的摄像头视频含有的帧数
# 笔记本内置摄像头被打开且时长为13秒的摄像头视频含有的帧数大于0
while capture.isOpened() and frame_Num > 0:
    retval, frame = capture.read()  # 从摄像头中实时读取视频
    if retval == True:  # 读取到摄像头视频后
        output.write(frame)  # 在VideoWriter类对象中写入读取到的帧
        cv2.imshow("frame", frame)  # 在窗口中显示摄像头视频
    key = cv2.waitKey(1)  # 窗口的图像刷新时间为1毫秒
    frame_Num -= 1  # 时长为10秒的摄像头视频含有的帧数减少一帧
capture.release()  # 关闭笔记本内置摄像头
output.release()  # 释放VideoWriter类对象
cv2.destroyAllWindows()  # 销毁显示摄像头视频的窗口

操作效果展示：

3.2.3 保存视频文件

操作代码示例：

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn2.mp4") # 打开视频文件
fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS) # 获取视频文件的帧速率
# 获取视频文件的帧大小
size = (int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)),
        int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)))
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('M', 'P', '4', 'V') # 确定视频被保存后的编码格式
output = cv2.VideoWriter("cgs.mp4", fourcc, fps, size) # 创建VideoWriter类对象
while (video.isOpened()): # 视频文件被打开后
    retval, frame = video.read() # 读取视频文件
    if retval == True: # 读取到视频文件后
        output.write(frame) # 在VideoWriter类对象中写入读取到的帧
    else:
        break
print("视频已保存") # 控制台输出提示信息
video.release() # 关闭视频文件
output.release() # 释放VideoWriter类对象

3.2.4 保存视频文件中的前10秒视频

操作代码示例：

import cv2

video = cv2.VideoCapture(r"C:\Users\cgs\Desktop\pictures\csdn2.mp4") # 打开视频文件
fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS) # 获取视频文件的帧速率
# 获取视频文件的帧大小
size = (int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)),
        int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)))
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('X', 'V', 'I', 'D') # 确定视频被保存后的编码格式
output = cv2.VideoWriter("ten_Seconds.avi", fourcc, fps, size) # 创建VideoWriter类对象
frame_Num = 10 * fps # 视频文件的前10秒视频含有的帧数
# 视频文件被打开后且视频文件的前10秒视频含有的帧数大于0
while (video.isOpened() and frame_Num > 0):
    retval, frame = video.read() # 读取视频文件
    if retval == True: # 读取到视频文件后
        output.write(frame) # 在VideoWriter类对象中写入读取到的帧
    frame_Num -= 1 # 视频文件的前10秒视频含有的帧数减少一帧
# 控制台输出提示信息
print("已保存10秒视频！")
video.release() # 关闭视频文件
output.release() # 释放VideoWriter类对象

操作效果展示：

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