原

基于Python的Cameo实现详解

2018年09月17日 15:51:00 weixin_41700557 阅读数：235

以下内容为学习<OpenCV 3计算机视觉Python与原实现>(原书第2版)过程中,对编码的相关注释(菜鸟级).

同时参考了文章:Python 使用Opencv实现cameo功能,https://blog.csdn.net/HuangZhang_123/article/details/80415861

该代码由managers.py,cameo.py两部分组成,运行cameo.py实现控制摄像头拍摄及录屏,截图的功能.

详细代码及注释如下:

managers.py

import cv2

import numpy as np

import time

#视屏管理类

#来读取新的帧,并能将帧分派到一个或多个输出中,这些输出包括静止的图片文件,视频文件以及窗口

class Capturemanager(object):

#类变量前加 _ 代表变量设置保护变量,只有类和子类才能访问

#类变量前加 __ 代表将变量设置私有变量,只有类对象才能访问

def __init__(self, capture, previewWindowManager=None, shouldMirrorPreview=False):

self.previewWindowManager = previewWindowManager#创建界面管理类

self.shouldMirrorPreview = shouldMirrorPreview#控制图像是否翻转,产生镜像文件

self._capture = capture#视频或图片提取类型

self._channel = 0#通道数,暂时没有使用

self._enteredFrame = False#判断之前的窗口是否存在,默认为False

self._frame = None#当前帧的图像

self._imageFilename = None#图片名称,当截取图片时赋值,截取完毕后重新赋值None

self._videoFilename = None#视屏名称,当截取视屏时赋值,截取完毕后重新赋值None

self._videoEncoding = None#视频录制过程中赋值encoding,结束时赋值None

self._videoWriter = None#在视频录制时赋值cv2.VideoWriter作用,指定视频格式并进行frame的记录,录制结束后赋值None

self._startTime = None#计算fps的起始时间

self._framesElapsed = float(0)#视频共录制帧数

self._fpsEstimate = None#fps值

#设置只读属性

@property

def channel(self):

return self._channel

#设置可写属性

@channel.setter

def channel(self, value):

if self._channel != value:

self._channel = value

self.frame = None

#设置只读属性

@property

def frame(self):

if self._enteredFrame and self._frame is None:#在已存在窗口且frame为空的情况下,使用retrieve()方法提取摄像头数据

#_enteredFrame为第一帧提取出的摄像头数据

_, self._frame = self._capture.retrieve()

return self._frame

#设置只读属性

@property

def isWritingImage(self):

return self._imageFilename is not None

#设置只读属性

@property

def isWritingVideo(self):

return self._videoFilename is not None

#启动摄像头录制功能

def enterFrame(self):

'''Capture the next frame,if any'''

#But first, check that any previous(之前的) frame was exited.

#assert:判断条件是否成立,成立继续运行程序,不成立返回提醒值,程序中断

#assert True,'提醒条件'

#assert false,'提醒条件'

#判断之前的窗口是否存在,若存在报错

#self._enteredFrame-->False

assert not self._enteredFrame,'previous enterFrame() had no matching exitFrame()'

if self._capture is not None:#判断是否存在控制器

self._enteredFrame = self._capture.grab()#capture = cv2.VideoCapture(0),返回True值

#self._enteredFrame -->True

#VideoCapure里的read是grab和retrieve的结合，由下面的函数介绍可知grab是指向下一个帧，retrieve是解码并返回一个

# 帧，而且retrieve比grab慢一些，所以当不需要当前的帧或画面时，可以使用grab跳过，与其使用read更省时间。

# 因为有的时候缓冲区的画面是存在了延迟的。当不需要的时候可以多grab之后再read的话，就能比一直read更省时间，

# 因为没有必要把不需要的帧解码，由介绍可知也可以使用grab实现硬件同步。

#视频显示,视频录制,视频保存的功能

def exitFrame(self):

'''Draw to the window. Write to files. Release(释放) the frame'''

#Check whether any grabbed frame is retrievable

#The getter may retrieve and cache the frame

print(4,' ',self._frame is None)

if self._frame is None:

self._enteredFrame = False#_enteredFrame为False时,为第一次抓取视屏信息,采用grab()方式

#为True时为非第一次抓取,采用retrieve方式抓取

return

#计算fps

#Update the FPS estimate and related variables

#使用帧数/时间得到每秒的帧数

if self._framesElapsed == 0:

self._startTime = time.time()

else:

timeElapsed = time.time() - self._startTime

self._fpsEstimate = self._framesElapsed / timeElapsed

self._framesElapsed += 1

#显示图像

#Draw to the window, if any

if self.previewWindowManager is not None:

if self.shouldMirrorPreview:#控制是否镜像显示图像

#向左/右方向翻转阵列,翻转图像

mirroredFrame = np.fliplr(self._frame).copy()

self.previewWindowManager.show(mirroredFrame)#显示图像

else:

self.previewWindowManager.show(self._frame)#显示图像

#图片文件生成

#Write to the image file, if any

if self.isWritingImage:

cv2.imwrite(self._imageFilename, self._frame)

self._imageFilename = None

#录制文件生成

#Write to the video file ,if any.

self._writeVideoFrame()

#录像生成

#Release the frame

self._frame = None#将参数还原到循环初始状态

self._enteredFrame = False#将参数还原到循环初始状态

#设置图片文件名

def WriteImage(self, filename):

'''Write the next exited frame to an image file'''

self._imageFilename = filename

#开始录制

def startWritingVideo(self, filename, encoding = cv2.VideoWriter_fourcc('I','4','2','0')):

'''Start writing exited frames to a video file.'''

self._videoFilename = filename

self._videoEncoding = encoding

#停止录制

def stopWritingVideo(self):

'''Stop writing exited frames to a video file'''

self._videoFilename = None

self._videoEncoding = None

self._videoWriter = None

#录制视频

def _writeVideoFrame(self):

if not self.isWritingVideo:#控制是否为保存视频

return

if self._videoWriter is None:#如果视频保存方式无定义

fps = self._capture.get(cv2.CAP_PROP_FPS)#获取fps

if fps == 0.0:#如果未获取到fps

#The capture's FPS is unknown so use an estimate.

if self._framesElapsed<20:#如果现有帧数小于20,无法计算直接退出子程序

#Wait until more frames elapse so that the estimate is more stable

return

else:

fps = self._fpsEstimate

size = (int(self._capture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)),

int(self._capture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)))

#创建videoWriter

self._videoWriter = cv2.VideoWriter(

self._videoFilename, self._videoEncoding, fps, size)

#写入视频

self._videoWriter.write(self._frame)

#创建界面管理类

#使应用程序代码能以面向对象的形式处理窗口的事件

class WindowManager(object):

def __init__(self,windowName, keypressCallback = None):

self.keypressCallback = keypressCallback#实现按键控制功能

self._windowName = windowName#在cameo.py中实例化为'Cameo'

self._isWindowCreated = False#控制是否循环提取摄像头信息

@property

def isWindowCreated(self):#作为窗口是否存在的判别条件,self._isWindowCreated在createWindow中已修改为True

return self._isWindowCreated

#创建窗口

def createWindow(self):

cv2.namedWindow(self._windowName)#创建视屏窗口

self._isWindowCreated = True#修改类属性,说明已经创建窗口,为Ture

#显示窗口

def show(self, frame):

cv2.imshow(self._windowName, frame)

#注销窗口

def destroyWindow(self):

cv2.destroyWindow(self._windowName)

self._isWindowCreated = False

#执行键盘操作的回调函数

def processEvent(self):

keycode = cv2.waitKey(1)#等待1微秒获取键盘输入信息

if self.keypressCallback is not None and keycode != -1:#如果编辑了外界设备输入程序且输入不为0

#Discard any non-ASCII info encoded by GTK

keycode &= 0xFF#使用GTK进行编码

self.keypressCallback(keycode)

cameo.py

import cv2

from managers import WindowManager, Capturemanager

class Cameo(object):

def __init__(self):

#创建一个窗口,并将键盘的回调函数传入

self._windowManager = WindowManager('Cameo', self.onKeypress)

#告诉程序数据来自摄像头,还有镜面效果

self._captureManager = Capturemanager(

cv2.VideoCapture(0), self._windowManager, True

)

def run(self):

'''Run the main loop'''

self._windowManager.createWindow()#创建窗口,设置self._isWindowCreated = True控制循环提取摄像头信息

while self._windowManager.isWindowCreated:

#这里的enterFrame作用使得从程序从摄像头中取数据

self._captureManager.enterFrame()#开启窗口

#frame是原始帧数据,未做任何改动

frame = self._captureManager.frame#获得当前帧

#TODO: filter the frame(Chapter 3)

#exitFrame()主要功能:实现截屏,录屏

self._captureManager.exitFrame()#根据控制参数,选择是否进行截屏和录屏,并将self._frame等参数还原准备下一次循环

#回调函数

self._windowManager.processEvent()

def onKeypress(self, keycode):

'''Handle a keypress

space -> Take a screenshot

tab -> State/stop recording a screencast

escape -> Quit

'''

if keycode == 32: #Space

#截取保存的文件名称

self._captureManager.WriteImage('screenshot.png')#设置截取图片保存信息

elif keycode == 9:#tab

if not self._captureManager.isWritingVideo:#判断为开始录制视频或结束录制视频

#录像保存的文件名字

self._captureManager.startWritingVideo(

'screencast.avi'

)

else:

self._captureManager.stopWritingVideo()

elif keycode == 27: #escape

self._windowManager.destroyWindow()

if __name__ == '__main__':

Cameo().run()

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