OpenCV VideoCapture详解

一、VideoCapture简介

VideoCapture是一个用于捕捉视频帧的类。它可以从视频文件或从相机中捕捉帧序列。该类实现了一些基本的方法来从帧序列中读取帧，调整帧大小和格式等操作。

以下是一个简单示例：

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    cv2.imshow("frame", frame)
    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

这个示例演示了如何使用VideoCapture从相机中读取帧。首先创建一个VideoCapture对象并传递相机索引（默认相机索引为0）作为参数。从相机中获取的帧通过调用read()方法读取，并将其显示在窗口中。此示例还展示了如何在用户按下'q'键时退出循环并释放视频流。

二、VideoCapture的构造函数

VideoCapture有两种构造函数，一种是默认构造函数，另一种是接受视频文件名作为参数的构造函数。调用默认构造函数时，首先需要设置视频流的方向和索引。通过VideoCapture对象创建的每个视频流都有一个唯一的索引值。在大多数情况下，我们将使用默认索引0来访问系统中唯一的视频流。

import cv2

#创建一个默认的VideoCapture对象
cap = cv2.VideoCapture()

#创建一个具有指定文件名的VideoCapture对象
cap = cv2.VideoCapture("test.avi")

三、读取视频帧

要从帧序列中读取帧，可以使用read()方法。此方法返回两个值：一个布尔值（True / False）和帧本身。它返回True意味着成功读取了帧。

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        cv2.imshow("frame", frame)
    else:
        break
    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

hcap.release()
cv2.destroyAllWindows()

读取视频帧时，需要检查返回的布尔值以确保成功读取帧，如果它为False（没有帧被读取），则退出循环。

四、更改帧大小和格式

VideoCapture对象提供了两种方法来更改视频流的帧大小和格式：set()和get()。set()方法可以设置视频流参数，如宽度，高度，帧速率等。get()方法可用于获取当前设置的参数。

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

#获取视频流的宽度和高度
width = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)
height = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)

#将视频流的宽度和高度设置为一半
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, int(width/2))
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, int(height/2))

while True:
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        cv2.imshow("frame", frame)
    else:
        break
    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

这个示例演示了如何使用set()和get()方法将视频流的宽度和高度设置为一半。首先，获取当前视频流的宽度和高度，然后将其除以2，并调用set()方法将新的宽度和高度应用于视频流。

五、处理视频流

VideoCapture可以用于捕捉视频时序列，可以进行各种处理。例如，您可以分析像素以测量颜色或轮廓，可以应用滤镜和效果，可以创建GIF动画等。

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    frame_gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    blur = cv2.GaussianBlur(frame_gray, (5, 5), 0)
    canny = cv2.Canny(blur, 100, 200)
    cv2.imshow("frame", canny)
    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

这个示例演示了如何将从VideoCapture读取的帧转换为灰度图像，应用高斯滤波器和Canny边缘检测器，并在屏幕上显示结果。

六、摄像头参数设置

VideoCapture对象还支持一个名为set()的方法，可以用于设置有关摄像头的各种参数。常用的参数包括亮度，对比度，曝光度等。

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)
cap.set(cv2.CAP_PROP_BRIGHTNESS, 0.5)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    cv2.imshow("frame", frame)
    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

在这个示例中，使用set()方法将摄像头的亮度设置为0.5。可以尝试不同的值并观察结果。请注意，不是所有参数都受支持，可以使用get()方法检查特定参数是否受支持。

七、结论

在本次文章中，我们详细介绍了OpenCV的VideoCapture类。我们从构造函数开始，了解了如何使用默认索引和视频文件作为参数创建VideoCapture对象。然后，我们讨论了如何从视频帧序列中读取帧，调整帧大小和格式，并对视频流进行处理。最后，我们查看了如何使用VideoCapture对象设置摄像头参数。希望这篇文章对您有所帮助！