【OpenCV与USB摄像头】2. OpenCV读入USB摄像头拍摄的画面

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0. 概述

本文演示了使用opencv从USB摄像头读取视频流，并通过HighGUI实时显示画面。

opencv读取usb摄像头的视频流， 需要用到

VideoCapture

类, 此文章提供了VideoCapture的基础操作。如果你在操作过程中，摄像头读取失败， 凡哥还为你提供了问题排查手册。

1.完整源代码与演示效果

#-*- coding: UTF-8 -*-
'''
代码功能描述
从摄像头逐帧(frame-by-frame)读入图片并通过HighGUI展示
作者
凡哥@杭州云江科技
教程网站
www.myfange.com
相关课程
* 通过HIGH GUI展示图片 http://www.myfange.com/p/opencv-highgui-imshow * 图像基础变换(仿射变换)
'''

import numpy as np # 引入numpy 用于矩阵运算
import cv2 # 引入opencv库函数

## VideCapture里面的序号
# 0 : 默认为笔记本上的摄像头(如果有的话) / USB摄像头 webcam
# 1 : USB摄像头2
# 2 ：USB摄像头3 以此类推
# -1：代表最新插入的USB设备

# 创建一个video capture的实例
cap = cv2.VideoCapture(0)

# 查看Video Capture是否已经打开
print("摄像头是否已经打开 ？ {}".format(cap.isOpened()))

## 设置画面的尺寸
# 画面宽度设定为 1920
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1920)
# 画面高度度设定为 1080
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1080)

## 创建一个名字叫做 “image_win” 的窗口
# 窗口属性 flags
#   * WINDOW_NORMAL：窗口可以放缩
#   * WINDOW_KEEPRATIO：窗口缩放的过程中保持比率
#   * WINDOW_GUI_EXPANDED： 使用新版本功能增强的GUI窗口
cv2.namedWindow('image_win',flags=cv2.WINDOW_NORMAL | cv2.WINDOW_KEEPRATIO | cv2.WINDOW_GUI_EXPANDED)

# 图像计数 从1开始
img_count = 1

# 帮助信息
helpInfo = '''
=======凡哥贴心小助手=======
提示-按键前需要选中当前画面显示的窗口

按键Q： 退出程序
按键C： Capture 拍照
'''
print(helpInfo)
while(True):
## 逐帧获取画面
# 如果画面读取成功 ret=True，frame是读取到的图片对象(numpy的ndarray格式)
ret, frame = cap.read()

if not ret:
# 如果图片没有读取成功
print("图像获取失败，请按照说明进行问题排查")
## 读取失败？问题排查
# **驱动问题** 有的摄像头可能存在驱动问题，需要安装相关驱动，或者查看摄像头是否有UVC免驱协议
# **接口兼容性问题** 或者USB2.0接口接了一个USB3.0的摄像头，也是不支持的。
# **设备挂载问题** 摄像头没有被挂载，如果是虚拟机需要手动勾选设备
# **硬件问题** 在就是检查一下USB线跟电脑USB接口
break

## 颜色空间变换
# 将BGR彩图变换为灰度图
# frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

## 图片镜像
# * 水平翻转 flipCode = 1
# * 垂直翻转 flipCode = 0
# * 同时水平翻转与垂直翻转 flipCode = -1
#
# flipCode = -1
# frame = cv2.flip(frame, flipCode)

# 更新窗口“image_win”中的图片
cv2.imshow('image_win',frame)

# 等待按键事件发生 等待1ms
key = cv2.waitKey(1)
if key == ord('q'):
# 如果按键为q 代表quit 退出程序
print("程序正常退出...Bye 不要想我哦")
break
elif key == ord('c'):
## 如果c键按下，则进行图片保存
# 写入图片 并命名图片为 图片序号.png
cv2.imwrite("{}.png".format(img_count), frame)
print("截图，并保存为  {}.png".format(img_count))
# 图片编号计数自增1
img_count += 1

# 释放VideoCapture
cap.release()
# 销毁所有的窗口
cv2.destroyAllWindows()

2. VideoCapture的实例化与释放

opencv读取usb摄像头的视频流， 需要用到

VideoCapture

类。

创建

VideoCapture

对象的时候，我们需要传入一个合适的摄像头编号。

编号参照上一篇文章：Ubuntu下查看USB摄像头设备列表与视频读取

## VideCapture里面的序号
# 0 : 默认为笔记本上的摄像头(如果有的话) / USB摄像头 webcam
# 1 : USB摄像头2
# 2 ：USB摄像头3 以此类推
# -1：代表最新插入的USB设备

# 创建一个video capture的实例
cap = cv2.VideoCapture(0)

在代码最后，需要释放

VideoCapture

# 释放VideoCapture
cap.release()

3. VideoCapture属性简单设置

VideoCapture

一共有18个属性可以查看或者修改。 一部分是读取视频流的, 另一部分是读取视频的。

这里我们只用到了两个基本的设定， 设定获取图像分辨率。

凡哥查看手中的200万宽动态摄像头的参数，查到摄像头支持的最高分辨率是1920*1080， 所以我们设定参数的时候设成最大值，也就是最清晰的模式。

## 设置画面的尺寸
# 画面宽度设定为 1920
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1920)
# 画面高度度设定为 1080
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1080)

分辨率的设定会影响帧率，分辨率越大，帧率也就越低， 所以需要在两者之间进行权衡。

4. 读入图片read

## 逐帧获取画面
# 如果画面读取成功 ret=True，frame是读取到的图片对象(numpy的ndarray格式)
ret, frame = cap.read()

根据ret我们可以知道图片有没有被正确读入。

如果失败，我们可以选择跳过(也有可能是图片传输有损)，或者直接退出程序。

if not ret:
# 如果图片没有读取成功
print("图像获取失败，请按照说明进行问题排查")
break

5.摄像头读取失败-问题排查

如果你运行上文的源代码的时候，出现报错。

你可以按照下面提供的思路自行检查一下。

驱动问题 有的摄像头可能存在驱动问题，需要安装相关驱动，或者查看摄像头是否具有UAC免驱协议.

USB接口兼容性问题 或者USB2.0接口接了一个USB3.0的摄像头，也是不支持的。

设备挂载问题 摄像头没有被挂载，如果是虚拟机需要手动勾选设备

硬件问题 在就是检查一下USB线跟电脑USB接口

视频压缩格式的问题 部分视频压缩格式在OpenCV中不支持。

如果还是没有解决，可以在文章下方给我留言, 问题排查手册会根据学员的反馈持续更新。

6.HighGUI窗口与键盘事件

HighGUI的部分，均可以在凡哥带你玩转OpenCV的基础课程中学习。

CH1.3-通过HighGUI展示图片

CH1.4-图片保存imwrite

具体包括：

窗口创建命名与属性设置

窗口图片更新

键盘事件响应与事件监听

图片保存

窗口销毁

7.灰度图

图片数据的基础格式（BGR）与属性，可以在CH1.1-读入图片并显示图片的相关属性 中查阅。

图片颜色空间变换，例如转换为灰度图(Grayscale), 需要借助

cvtColor

函数， 可以在CH1.2-通过Matplotlib展示图片 中学习。

转换代码如下

## 颜色空间变换
# 将BGR彩图变换为灰度图
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

8.图片镜像翻转

由于镜头的空间摆放方向的不同，可能需要对摄像头拍摄的画面进行镜像操作。

镜像flip 属于基本的2D仿射变换中的一种。

## 图片镜像
# * 水平翻转 flipCode = 1
# * 垂直翻转 flipCode = 0
# * 同时水平翻转与垂直翻转 flipCode = -1
#
flipCode = -1
frame = cv2.flip(frame, flipCode)

如果像要了解更多的2D仿射变换可以学习凡哥带你玩转OpenCV中的CH5.3_图像基础变换.