OpenCV视频文件读取;摄像头实时数据

一颗小树x 发表于 2020/12/04 01:20:21 2020/12/04
【摘要】 视频或摄像头实时画面读取本质上是读取图像,因为视频是由一帧一帧图像组成的。 人们的眼睛在1秒24帧,就可以看成是连续的画面;这样基本能流畅的读取视频。  平常会用摄像头获取实时的画面数据;有时需要用摄像头记录保存一段画面数据; 那么又如何OpenCV来打开一段视频文件呢? 下面分为三个部分来分析,并附有原代码;   摄像头实时画面显...

视频或摄像头实时画面读取本质上是读取图像,因为视频是由一帧一帧图像组成的。

人们的眼睛在1秒24帧,就可以看成是连续的画面;这样基本能流畅的读取视频。 

平常会用摄像头获取实时的画面数据;有时需要用摄像头记录保存一段画面数据;

那么又如何OpenCV来打开一段视频文件呢?

下面分为三个部分来分析,并附有原代码;

 

摄像头实时画面显示

思路流程:

  1. 定义一个Mat数据容器,等下用来存放摄像头的实时画面数据,使用 VideoCapture 函数来获取摄像头的实时画面数据;
  2. 把VideoCapture 函数读取到摄像头数据,写到Mat数据容器(frame),读取的是当前帧;
  3. 判断frame是否为空,如果不为空,用一个窗口(这里名字为window)显示摄像头的画面;
  4. 最后记得释放资源。

需要注意的是:VideoCapture capture(0)中,0默认是笔记本的摄像头;如果是外接摄像头,这里改为1。

在实时显示画面数据中,需要使用waitKey( )函数;不然摄像头的画面不会停留,直接不显示的;在下面程序是停留20ms;

如果是waitKey(0);相当于一直阻塞在一帧数据中;画面会停留在一个画面的。

源代码:


  
  1. #include <opencv2\opencv.hpp>
  2. using namespace cv;
  3. using namespace std;
  4. int main()
  5. {
  6. Mat frame;
  7. VideoCapture capture(0);//读取视摄像头实时画面数据,0默认是笔记本的摄像头;如果是外接摄像头,这里改为1
  8. while (true)
  9. {
  10. capture >> frame; //读取当前帧
  11. if(!frame.empty()){ //判断输入的视频帧是否为空的
  12. imshow("window",frame); //在window窗口显示frame摄像头数据画面
  13. }
  14. if(waitKey(20) == 'q') //延时20ms,获取用户是否按键的情况,如果按下q,会推出程序
  15. break;
  16. }
  17. capture.release(); //释放摄像头资源
  18. destroyAllWindows(); //释放全部窗口
  19. return 0;
  20. }

升华:建议大家读取视频加异常判断 ,因为这样有利于追查报错原因
1)打开视频失败(各种原因) 

if(!cap.isOpened()) //检查打开是否成功 
return; 

2)取帧失败异常(程序结尾判断) 

 cap>>frame; 
if(!frame.empty()) //判断当前 帧是否为空 

imshow(“video”, frame); 
waitKey(30); 

else break;

 

摄像头记录保存一段画面数据

OpenCV提供VideoWriter类写视频文件,类的构造函数可以指定文件名、播放帧率、帧尺寸、是否创建彩色视频。

先看看VideoWriter函数:

VideoWriter(filename, fourcc, fps, frameSize[, isColor])
  

参数解析:

  1. 第一个参数是要保存的文件的路径
  2. fourcc 指定编码器
  3. fps 要保存的视频的帧率
  4. frameSize 要保存的文件的画面尺寸
  5. isColor 指示是黑白画面还是彩色的画面

例如这样使用:VideoWriter writer("out.avi", CV_FOURCC('M', 'P', '4', '2'), 25.0,  (1920,1080), True)

fourcc 指定编码器有如下几种(正常是直接指定用哪一种编码器;如果填写为-1时,会弹出一个窗口给我们选择;)

  • CV_FOURCC('P', 'I', 'M', '1') = MPEG-1 code
  • CV_FOURCC('M', 'J', 'P', 'G') = motion-jpeg codec
  • CV_FOURCC('M', 'P', '4', '2') = MPEG-4.2 codec
  • CV_FOURCC('D', 'I', 'V', '3') = MPEG-4.3 codec
  • CV_FOURCC('D', 'I', 'V', 'X') = MPEG-4 codec
  • CV_FOURCC('U', '2', '6', '3') = H263 codec
  • CV_FOURCC('I', '2', '6', '3') = H263I codec
  • CV_FOURCC('F', 'L', 'V', '1') = FLV1 codec

代码实例:


  
  1. #include <opencv2\opencv.hpp>
  2. using namespace cv;
  3. using namespace std;
  4. int main()
  5. {
  6. Mat frame;
  7. VideoCapture capture(0);//读取视摄像头实时画面数据,0默认是笔记本的摄像头;如果是外接摄像头,这里改为1
  8. Size size0=Size(capture.get(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH),capture.get(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT));
  9. VideoWriter writer("out.avi",-1,capture.get(CV_CAP_PROP_FPS),size0,false);
  10. //也可以以下形式
  11. //VideoWriter writer;
  12. //writer.open("out.avi", CV_FOURCC('X', 'V', 'I', 'D'),cap.get(CV_CAP_PROP_FPS),Size(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH),cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)));
  13. while (true)
  14. {
  15. capture >> frame;
  16. if(!frame.empty()){ //判断输入的视频帧是否为空的
  17. writer<<frame;//等同于writer.write(frame);
  18. imshow("window",frame);
  19. }
  20. if(waitKey(20) == 'q') //延时20ms,获取用户是否按键的情况,如果按下q,会推出程序
  21. break;
  22. }
  23. capture.release();
  24. destroyAllWindows();
  25. return 0;
  26. }

注意:
1)写入视频前需安装对应的编解码器 
2)生成视频是否支持彩色应与构造函数设置一致 
3)生成视频尺寸需与读取视频尺寸一致

 

读取视频文件文件

源代码:


  
  1. #include <iostream>
  2. #include <opencv2/core/core.hpp>
  3. #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
  4. int main(int argc, char* argv[])
  5. {
  6. cv::VideoCapture capture;
  7. //capture.open(0); //打开摄像头
  8. capture.open("1.mp4"); //打开视频
  9. if (!capture.isOpened())
  10. {
  11. std::cout << "video not open." << std::endl;
  12. return 1;
  13. }
  14. double rate = capture.get(CV_CAP_PROP_FPS); //获取当前视频帧率
  15. //当前视频帧
  16. cv::Mat frame;
  17. //每一帧之间的延时
  18. int delay = 1000/ rate; //与视频的帧率相对应
  19. bool stop(false);
  20. while (!stop)
  21. {
  22. if (!capture.read(frame)) //获取视频或摄像头的每一帧
  23. {
  24. std::cout << "no video frame" << std::endl;
  25. break;
  26. }
  27. //此处为添加对视频的每一帧的操作方法
  28. int frame_num = capture.get(CV_CAP_PROP_POS_FRAMES);
  29. std::cout << "Frame Num : " << frame_num << std::endl;
  30. if (frame_num == 500) //获取500帧
  31. {
  32. capture.set(CV_CAP_PROP_POS_FRAMES, 10); //重新设置帧数 重头播放
  33. }
  34. cv::imshow("video", frame);
  35. //引入延时
  36. //也可通过按键停止
  37. if (cv::waitKey(delay)>0)
  38. stop = true;
  39. }
  40. //关闭视频,手动调用析构函数(非必须)
  41. capture.release();
  42. return 0;
  43. }

 

 

下面介绍一下原理:


VideoCapture  类
OpenCV 中通过 VideoCapture 类对视频进行读取操作以及调用摄像头。

VideoCapture 类提供常用的三种构造函数:

C++: VideoCapture::VideoCapture()
C++: VideoCapture::VideoCapture(const string& filename)
C++: VideoCapture::VideoCapture(int device)

功能:创建一个 VideoCapture 类的实例,如果传入对应的参数,可以直接打开视频文件
或者要调用的摄像头。其中参数:
(1)filename 为打开的视频文件名;
(2)device 为打开的视频捕获设备(即摄像头)id,如果只有一个摄像头可以填 0,表
示打开默认的摄像头。


 VideoCapture 类 常用函数
(1)VideoCapture::open
Open 函数的功能是打开一个视频文件或者打开一个捕获视频的设备(即摄像头)


  
  1. bool VideoCapture::open(const string& filename)
  2. bool VideoCapture::open(int device)


其中参数:
  filename:打开的视频文件名。
  device:打开的视频捕获设备 id,如果只有一个摄像头可以填 0,表示打开默认的摄像头。


由上可知,OpenCV 读入视频的方法有两种,比如读取当前目录下名为"test.avi"的视频文件,如下:
 


  
  1. //第一种方法:先实例化再初始化
  2. VideoCapture capture;capture.open("test.avi");
  3. //第二种方法:在实例化的同时进行初始化
  4. VideoCapture capture("test.avi");


(2)VideoCapture::isOpened
C++: bool VideoCapture::isOpened()
功能:判断视频读取或者摄像头调用是否成功,成功则返回 true。


(3)VideoCapture::release
C++: void VideoCapture::release()
功能:关闭视频文件或者摄像头。


(4)VideoCapture::grab
C++: bool VideoCapture::grab()
功能:从视频文件或捕获设备中抓取下一个帧,假如调用成功返回 true。(细节请参考opencv 文档说明)


(5)VideoCapture::retrieve
C++: bool VideoCapture::retrieve(Mat& image, int channel=0)
功能:解码并且返回刚刚抓取的视频帧,假如没有视频帧被捕获(相机没有连接或者视频文件中没有更多的帧)将返回 false。


(6)VideoCapture::read
C++: VideoCapture& VideoCapture::operator>>(Mat& image)
C++: bool VideoCapture::read(Mat& image)
功能:该函数结合 VideoCapture::grab()和 VideoCapture::retrieve()其中之一被调用,用于捕获、解码和返回下一个视频帧。这是一个最方便的函数,对于读取视频文件或者捕获从解码和返回刚刚捕获的帧,假如没有视频帧被捕获(相机没有连接或者视频文件中没有更多的帧)将返回 false。


从上面的 API 中我们会发现获取视频帧可以有多种方法 :


  
  1. // 方法一
  2. capture.read(frame);
  3. // 方法二
  4. capture.grab();
  5. // 方法三
  6. capture.retrieve(frame);
  7. // 方法四
  8. capture >> frame;


(7)VideoCapture::get
C++: double VideoCapture::get(int propId)
功能:一个视频有很多属性,比如:帧率、总帧数、尺寸、格式等,VideoCapture 的 get方法可以获取这些属性。其中参数,即属性的 ID,属性的 ID 可以是下面的之一:
  CV_CAP_PROP_POS_MSEC Current position of the video file in milliseconds orvideo capture timestamp.
  CV_CAP_PROP_POS_FRAMES 0-based index of the frame to be decoded/capturednext.
  CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO Relative position of the video file: 0 - start of thefilm, 1 - end of the film.
  CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH Width of the frames in the video stream.
  CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT Height of the frames in the video stream.
  CV_CAP_PROP_FPS Frame rate.
  CV_CAP_PROP_FOURCC 4-character code of codec.
  CV_CAP_PROP_FRAME_COUNT Number of frames in the video file.
  CV_CAP_PROP_FORMAT Format of the Mat objects returned by retrieve() .
  CV_CAP_PROP_MODE Backend-specific value indicating the current capture mode.
  CV_CAP_PROP_BRIGHTNESS Brightness of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_CONTRAST Contrast of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_SATURATION Saturation of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_HUE Hue of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_GAIN Gain of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_EXPOSURE Exposure (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_CONVERT_RGB Boolean flags indicating whether images should be
converted to RGB.
  CV_CAP_PROP_WHITE_BALANCE Currently not supported
  CV_CAP_PROP_RECTIFICATION Rectification flag for stereo cameras (note: only
supported by DC1394 v 2.x backend currently)

注意,如果查询的视频属性是 VideoCapture 类不支持的,将会返回 0。


(8)VideoCapture::set
C++: bool VideoCapture::set(int propertyId, double value)
功能:设置 VideoCapture 类的属性,设置成功返回 ture,失败返回 false。
参数:第一个是属性 ID,第二个是该属性要设置的值。属性 ID 如下:

 CV_CAP_PROP_POS_MSEC Current position of the video file in milliseconds.
  CV_CAP_PROP_POS_FRAMES 0-based index of the frame to be decoded/capturednext.
  CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO Relative position of the video file: 0 - start of thefilm, 1 - end of the film.
  CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH Width of the frames in the video stream.
  CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT Height of the frames in the video stream.
  CV_CAP_PROP_FPS Frame rate.
  CV_CAP_PROP_FOURCC 4-character code of codec.
  CV_CAP_PROP_FRAME_COUNT Number of frames in the video file.
  CV_CAP_PROP_FORMAT Format of the Mat objects returned by retrieve() .
  CV_CAP_PROP_MODE Backend-specific value indicating the current capture mode.
  CV_CAP_PROP_BRIGHTNESS Brightness of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_CONTRAST Contrast of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_SATURATION Saturation of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_HUE Hue of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_GAIN Gain of the image (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_EXPOSURE Exposure (only for cameras).
  CV_CAP_PROP_CONVERT_RGB Boolean flags indicating whether images should beconverted to RGB.
  CV_CAP_PROP_WHITE_BALANCE Currently unsupported
  CV_CAP_PROP_RECTIFICATION Rectification flag for stereo cameras (note: onlysupported by DC1394 v 2.x backend currently) 

可以谷歌翻译一下,具体的含义。

参考:opencv 视频中人脸检测

 

希望对你有帮助。

 

 

 

 

 

 

文章来源: guo-pu.blog.csdn.net,作者:一颗小树x,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:guo-pu.blog.csdn.net/article/details/84038810

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