openCV 3计算机视觉 Python语言实现 笔记__第二章 处理文件、摄像头和图形用户界面

简介: openCV 3计算机视觉 Python语言实现 笔记__第二章 处理文件、摄像头和图形用户界面

第2章 处理文件、摄像头和图形用户界面

2.1 基本IO脚本

大多数的CV应用程序需要将将图像作为输入,同时也会将图像作为输出。

还可能使用摄像头作为输入源,也可能是其他输入源,如视频等。

2.1.1 读/写图像文件

OpenCv的imread()函数和 imwrite()函数支持各种静态图像文件格式。

都支持bmp格式,通常也支持png,jpeg和tiff格式

 

读取文件,保存为另一种格式:

import cv2

image = cv2.imread(
'mypic.png')
cv2.imwrite(
'mypic.jpg',image)

 

#tip:图像文件直接写文件名(相对路径)时需要将图片和程序在同一文件夹,

使用绝对路径(例如D://mypic.png),则图像可以不和程序在同一文件夹。

 

彩色图像变黑白:#将加载的图像作为灰度图像(丢失颜色信息),然后保存。

import cv2




grayImage = cv2.imread('lion.jpg',cv2.IMREAD_GRAYSCALE)


cv2.imwrite('liongray.jpg',grayImage)

 2.1.2 图像与原始字节之间的转换

一个字节(8比特,)能表示0到255(2^8)的整数。一个像素通常由每个通道的一个字节表示。

 一个OpenCV图像是.array类型的二维或三维数组。8位的灰度图像是一个含有字节值的二维数组;一个24位的BGR图像是一个三维数组。

可使用表达式访问这些值,如image[0,0],image[0,0,0].

第一个代表y坐标,第二个是x坐标,第三个值表示颜色。

*坐标以左上角为原点[0,0]

对于一个左上角有白色像素的8位灰度图像而言,image[0,0]的值为255。

对于一个左上角有蓝色像素的24位BGR图像而言,image[0,0]的值是[255,0,0]。

若一幅图像的每个通道为8位,可以将其转换为标准的一维Python bytearray格式:

byteArray = bytearray[image]

反之,也可以将相应的bytearray转换成numpy.array形式的图像:

grayImage = numpy.array(grayByteArray).reshape(height,width)

bgrImage = numpy.array(bgrByteArray).reshape(height,width,3)

2.1.3  使用numpy.array访问图像数据

先看一个最基础的例子:将BGR图像在(0,0)处的像素转换成白像素。

import cv2

import  numpy as np

img = cv2.imread('lion.png')

img[0,0]=[255,255,255]

如果想改变一个特定像素的颜色值,numpy.array提供的item()方法会非常方便。该函数由三个参数x,y,以及(x,y)位置的数组索引,该函数能返回索引位置的值。另一个方法时使用itemset()函数设置指定像素在指定通道的值,

itemset()有两个参数:一个三元组(x,y,索引)和要设定的值。

例如,将坐标(150,120)的当前值变成255:

import  cv2

import numpy as np

img = cv2.imread('lion.png')

print (img.item(150,120,0))



img.itemset((150,120,0),255)

print (img.item(150,120,0))

下面介绍一个常见的操作:操作通道:将指定通道(B、G或R)的所有值设置为0。

import  cv2

import numpy as np

img = cv2.imread('lion.png')

img[:,:,1] = 0



cv2.imwrite('lionWithoutG.png',img)

查看图片会发现图片没有绿色(可能看起来是一张红色的照片)

通过NumPy数组访问原始像素,可以做一些有趣的事情,例如设定感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)。一旦设定,就可以做许多操作,如,将该区域和变量绑定,然后设定第二个区域,并将第一个区域的值分配给第二个区域。

(即拷贝图像到另一个位置)。

*两个区域大小形状相同

import  cv2

import numpy as np

img = cv2.imread('lion.png')

my_roi = img[0:100, 0:100] #点[0,0]和[100,100]形成的矩形区域

img[300:400, 300:400] = my_roi

cv2.imwrite('lionCopySome.png',img)

使用numpy.array获得一些图像的细节:

import  cv2

import numpy as np

img = cv2.imread('lion.png')

print(img.shape)

print(img.size)

print(img.dtype)

shpe:返回包含宽度、高度和通道数的数组,

size:图像像素的大小

dtype:Datatype 图像的数据类型,通常是一个无符号整数类型。

2.1.4 视频文件的读/写

 OpenCV提供了VideoCapture和VideoWriter类来支持各种格式的视频文件。通常情况下都支持AVI格式。 在到达文件末尾之前,VideoCapture可以通过read()函数来获取新的帧,每一帧都是一幅BGR格式的图像。

可以将一幅图像传递给VideoWriter的write()函数。该函数会将图像加到VideoWriter类指向的文件中。

下面是一个读取AVI文件中的帧,并采用YUV颜色编码将其写入另一个帧中:

import  cv2

videoCapture = cv2.VideoCapture('MyInpuyVid.avi')

fps = videoCapture.get(cv2.CAP_PROP_FPS)

size = (int (videoCapture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)),

       int (videoCapture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)))

videoWriter = cv2.VideoWriter('myOutVid.avi',cv2.VideoWriter_fourcc('I','4','2','0'),

                            fps,size)

success, frame = videoCapture.read()

while success:

   videoWriter.write(frame)

   success,frame = videoCapture.read()

*(采用cv2.VideoWriter_fourcc('I','4','2','0'))生成的myOutVid.avi非常大,我原视频只有8分钟95MB,生成的就有16GB的视频文件。而其他的会好很多,大概400MB。

需要为VideoWriter类的构造函数指定视频文件名,视频解码器。

常用的视频解码器选项:

帧速率和帧大小也必须指定,因为需要从一个视频复制视频帧,这些属性可以通过VideoCapture类的get()函数得到。

2.1.5 捕获摄像头的帧

VideoCapture类可以获得摄像头的帧。但对摄像头而言,不是同文件名来构造VideoCapture类,而是传入摄像头的设备索引(device index)。

例子:捕获10秒摄像头视频信息,写入AVI文件:

import  cv2



cameraCapture = cv2.VideoCapture(0)           #打开笔记本自带摄像头

fps = 30                                      #假设帧速为30

size = (int(cameraCapture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)),

       int(cameraCapture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)))

videoWriter = cv2.VideoWriter(

   'MyOutputVid.avi',cv2.VideoWriter_fourcc('X','V','I','D'),

   fps,size)

success,frame = cameraCapture.read()

numFrameRemaing = 10*fps-1                    #录制10秒

print(numFrameRemaing)

while success and numFrameRemaing>0:

   videoWriter.write(frame)

   success,frame = cameraCapture.read()

   numFrameRemaing-=1

cameraCapture.release()

当需要同步一组或一个多头摄像头时,使用grab()和retrive()方法替代read():

success0 = cameraCaputre0.grab()

success1 = cameraCaputre1.grab()

if success0 and success1:

     frame0 = cameraCapture0.retrieve()

     frame1 = cameraCapture1.retrieve()



2.1.6 在窗口显示图像

使用imshow()。imshow有两个参数,显示图像的帧名称(窗口名)以及图像本身。

以下几行代码可以显示一幅图像:

import cv2

import numpy as np

img = cv2.imread('lion.png')

cv2.imshow('my image',img)   #调用imshow,显示一个叫my image的窗口                              #,图像为img

cv2.waitKey()                #等待按键

cv2.destroyAllWindows()

2.1.7 在窗口显示摄像头帧

import  cv2

clicked = False

def onMouse(event,x,y,flags,param):

   global clicked

   if event == cv2.EVENT_LBUTTONUP:

           clicked = True

cameraCapture = cv2.VideoCapture(0)

cv2.namedWindow('MyWindow')

cv2.setMouseCallback('MyWindow',onMouse)

print("Showing camera feed. Click window or press any key yo stop")

success,frame = cameraCapture.read()

while success and cv2.waitKey(1) == -1 and not clicked:

   cv2.imshow('MyWindow',frame)

   success,frame =cameraCapture.read()

cv2.destroyWindow('MyWindow')

cameraCapture.release()


*waitKey()的参数为等待键盘触发的时间,返回值为-1(没有按下)或按下的ASCII码。


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