1、前言
OpenCV不仅能够处理图像，还能够处理视频
视频是由大量的图像构成的，这些图像是以固定的时间间隔从视频中获取的。这样，就能够使用图像处理的方法对这些图像进行处理，进而达到处理视频的目的。要想处理视频，需要先对视频进行读取、显示、保存等相关操作。为此，OpenCV提供了VideoCapture类和 VideoWiter 类的相关方法。
2、摄像头操作
为了读取并显示摄像头视频，OpenCV 提供了 VideoCapture 类的相关方法，这些方法包括摄像头的初始化方法、检验摄像头初始化是否成功的方法、从摄像头中读取帧的方法、关闭摄像头的方法等。
Tips ：视频是由大量图像构成，这些图像称为帧
VideoCapture 类：
- index = 0 ：表示打开第一个摄像头，对于64位笔记本，打开的就是内置摄像头
- index = 1 ：表示打开第二个摄像头，对于64位笔记本，打开的就是连接笔记本的外置摄像头
为了检测摄像头初始化是否成功，OpenCV提供了isOpened()方法，
如果打开摄像头正确的话，接下来就可以读取视频的每一帧了，read()方法
OpenCV 特别强调，不需要摄像头时，一定要关闭
2.1 读取、显示摄像头视频
实验目的：打开笔记本内置摄像头实时读取并显示视频。当按下空格键时，关笔记本内置摄像头，销毁显示摄像头视频的窗口
代码：
import cv2
capture = cv2.VideoCapture(0) # 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
展示：
2.2 将摄像头视频转为灰度视频
帧就是图像，将每一帧按照数字图像处理的方式处理就可以改变视频的样式
这里展示将视频转为灰度视频的操作
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
# 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
展示：
2.3 保存摄像头视频的某一帧图像
代码如下：
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("D:/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
效果：
2.4 读取并显示两个摄像头
编写一个程序，在打开笔记本内置摄像头实时读取并显示视频的同时，再打开一个连接笔记本的外置摄像头。当按下空格键时，关闭笔记本内置摄像头和连接笔记本的外置摄像头，销毁显示摄像头视频的窗口。
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
这里只有一个内置摄像头，所以代码会报错...
3、视频文件操作
VideoCapture 类及其方法除了能够读取并显示摄像头视频外，还能够读取并显示视频文件。当窗口根据视频文件的时长显示视频文件时，便实现了播放视频文件的效果。
3.1 读取、显示视频文件
代码如下：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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(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
展示：
调整 waitKeyO方法中的参数值可以控制视频文件的播放速度。例如，当 cv2.waitKey(1)时，视频文件的播放速度非常快;当cv2.waitKcy(50)时，就能够减缓视频文件的播放速度。
3.2 将视频文件转为灰度视频
使用处理图像的相关方法，能够将摄像头视频由彩色视频转换为灰度视频。那么，使用相同的方病也能够将视频文件由彩色视频转换为灰度视频。
代码：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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300
cv2.namedWindow("Gray", 0)
cv2.resizeWindow("Gray", 420, 300)
if retval == True: # 读取到视频文件后
# 把“公司宣传.avi”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
展示：
3.3 视频文件的暂停和播放
编写一个程序，读取并显示 PyCharm 当前项目路径下的视频文件。在播放视频文件的过程中，当按下空格键时，暂停播放视频:当再次按下空格键时，继续播放视频;当按下Esc键时，关闭视频文件并销毁显示视频文件的窗口
代码如下：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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
展示：
3.4 获取视频文件的属性
在实际应用中，有时需要知道视频文件的属性。VideoCapture提供了get()方法
其中，propId 的参数如下：
视频是由大量的、连续的图像构成的，把其中的每幅图像称作帧
帧数指的是视频文件中含有的图像总数，帧数越多，视频播放时越流畅
在播放视频的过程中，把每秒显示图像的数量称作帧速率(IPS，单位:帧/s)
宽度指的是图像在水平方向上含有的像素总数、帧高度指的是图像在垂直方向上含有的像素总数
代码：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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)
控制台展示：
动态视频属性的实验：
代码：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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, 300)
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, 100),
cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 2, (0, 0, 255), 5)
# 该帧对应着视频的第几秒
cv2.putText(frame, "second: " + str(round(frame_Num / fps, 2)) + "s",
(0, 200), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 2, (0, 0, 255), 5)
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(50) # 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
展示：
73 代表播放到当前视频的第 73 帧
2.92s 代码播放到当前视频的第 2.92秒
4、保存视频操作
这里介绍保存摄像头和视频文件的操作
OpenCV提供了VideoWriter类，具体如下
在OpenCV中，使用cv2.VideoWriter_fource() 确定视频编码格式，具体如下
例如：在Windows中，fource值为cv2.VideoWriter_fource('X','Y','I','D')，帧速率为20，帧大小为640*480。把一段视频保存在当前目录下，关键代码如下：
*('XVID')是解引用操作，会将'XVID'解码为'X','Y','I','D'
把视频保存的话，需要使用write()方法，
4.1 保存一段摄像头的视频
代码：
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("output.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
展示：
代码可以重复运行，不过每次都会覆盖上一次的视频
4.2 保存10s的摄像头视频
上述的保存视频，是人为控制的，这里提供代码可以录制固定时长的视频
代码：
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
fps = 20 # 帧速率
# 创建VideoWriter类对象
output = cv2.VideoWriter("ten_Seconds.avi", fourcc, fps, (640, 480))
frame_Num = 10 * fps # 时长为10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10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
展示：
右键可以查看视频的属性：
4.3 读取视频文件并且保存视频文件
读取视频文件，然后将视频保存
代码：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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("copy.avi", 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("公司宣传.avi已经保存为PyCharm当前项目路径下的copy.avi。") # 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
4.4 读取视频并保存前10s的视频文件
代码如下：
import cv2
video = cv2.VideoCapture("公司宣传.avi") # 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("公司宣传.avi的前10s视频已经保存为PyCharm当前项目路径下的ten_Seconds.avi。")
video.release() # 关闭视频文件
output.release() # 释放VideoWriter类对象
展示：
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