Python OpenCV 影像處理：讀取、顯示、儲存影片

本篇將介紹使用OpenCV Python擷取網路攝影機(webcam)的即時畫面影像處理與顯示，以及透過讀取、顯示和儲存硬碟中的影片檔案來實現影片操作。這將幫助大家瞭解如何使用OpenCV在影片上進行各種操作。

► OpenCV Python擷取網路攝影機

OpenCV首先建立了一個VideoCapture物件，指定了網路攝影機的索引，使用再透過 cap.isOpened() 來判斷影片是否正常開啟，正常開啟會回傳 True，失敗則是 False。能夠正常開啟後進入一個無窮迴圈，每次迴圈透過函數read從攝影機中讀取一幀影像，再於視窗上進行顯示。其中還可以透過cap.get(propID): 獲取影片的屬性值以及cap.set(propID, value): 設置影片的屬性值。

import cv2
# 使用網路攝影機的預設索引（通常為0）
camera_index = 0
# 建立VideoCapture物件，指定網路攝影機的索引
cap = cv2.VideoCapture(camera_index)
# 檢查攝影機是否成功開啟
if not cap.isOpened():
    print("無法開啟攝影機")
    exit()
# 設定攝影機屬性，例如幀寬度和幀高度
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480)
# 獲取攝影機屬性值，例如幀寬度和幀高度
width = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)
height = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)
print("攝影機幀寬度:", width)
print("攝影機幀高度:", height)
while True:
    # 讀取當前幀的影像
    ret, frame = cap.read()
    # 檢查是否成功讀取影像
    if not ret:
        print("無法讀取影像")
        break
    # 顯示當前幀的影像
    cv2.imshow("Webcam", frame)
    # 按下Esc鍵退出迴圈
    if cv2.waitKey(1) == 27:
        break
# 釋放攝影機資源並關閉視窗
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

► OpenCV Python 讀取與顯示影片

import cv2
# 影片檔案的路徑
video_path = 'path/to/your/video/file.mp4'
# 建立VideoCapture物件，指定影片檔案路徑
cap = cv2.VideoCapture(video_path)
# 檢查影片是否成功開啟
if not cap.isOpened():
    print("無法開啟影片檔案")
    exit()
# 設定影片屬性，例如幀寬度和幀高度
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480)
# 獲取影片屬性值，例如幀寬度和幀高度
width = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)
height = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)
print("影片幀寬度:", width)
print("影片幀高度:", height)
while True:
    # 讀取當前幀的影像
    ret, frame = cap.read()
    # 檢查是否成功讀取影像
    if not ret:
        print("影片讀取完成或無法讀取影像")
        break
    # 顯示當前幀的影像
    cv2.imshow("Video Playback", frame)
    # 按下Esc鍵退出迴圈
    if cv2.waitKey(1) == 27:
        break
# 釋放影片資源並關閉視窗
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

OpenCV使用以下函數(cv2.VideoWriter) 將影像幀序列寫入為影片檔案，透過以下參數進行相關設定。

filename：指定儲存的影片檔案路徑，例如 "output/video.mp4"。
fourcc：指定影片的編碼方式，使用四個字符的代碼。常見的幾種編碼方式包括：
MP4V：MP4編碼（需要安裝MPEG-4編碼庫）。
XVID：XVID編碼（需要安裝XVID編碼庫）。
MJPG：Motion-JPEG編碼。
fps：指定影片的幀率（每秒的幀數），例如 30 表示每秒 30 幀。
frameSize：指定影片的幀尺寸，可以是 (width, height) 的元組或整數值。
isColor：指定是否要儲存彩色影像。預設為True。

最後將上面的擷取網路攝影機與儲存影片組合，就可以透過OpenCV進行影片的讀取、顯示與儲存。

import cv2
# 設定網路攝影機索引，0表示第一個網路攝影機
camera_index = 0
# 建立VideoCapture物件，指定網路攝影機索引
cap = cv2.VideoCapture(camera_index)
# 設定影片的儲存器
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')  # 使用MP4編碼
output_path = 'path/to/save/output/video.mp4'
fps = 30  # 幀率
frame_width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
frame_height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
out = cv2.VideoWriter(output_path, fourcc, fps, (frame_width, frame_height))
while True:
    # 讀取當前幀的影像
    ret, frame = cap.read()
    # 檢查是否成功讀取影像
    if not ret:
        print("無法讀取影像")
        break
    # 顯示當前幀的影像
    cv2.imshow("Camera", frame)
    # 儲存當前幀的影像到輸出影片
    out.write(frame)
    # 按下Esc鍵退出迴圈
    if cv2.waitKey(1) == 27:
        break
# 釋放資源並關閉視窗
cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()​

►Q&A 

問題一：為甚麼讀取圖像錯誤?

在讀取圖像時，如果指定的圖像路徑不正確，將無法讀取圖像。因此，要確保提供正確的路徑和檔案名稱。建議採用全英文路徑進行讀取。

問題二：影像解析度不正確

網路攝影機可能支援多種解析度，但程式碼中可能未正確設定所需的解析度。確保程式碼中的解析度設定與攝影機的
支援解析度相匹配，以獲得正確的影像解析度。

問題三：影像變形或畸變

網路攝影機可能具有廣角或魚眼鏡頭，這可能導致影像變形或畸變。在顯示或儲存影像之前，
你可能需要進行校正或去除畸變的處理。這可以通過適當的校正技術，如相機校正或魚眼校正，來實現。

問題四：影片播放速度問題

在讀取和顯示影片時，可能會遇到播放速度不正確的問題，導致影片過快或過慢。這可能是由於設定的幀率不正確或影片本身的幀率不匹配所引起。
檢查幀率設定，確保它與影片的實際幀率相符。

問題五：影片編碼問題

在儲存影片時，可能會遇到編碼問題，導致儲存的影片無法正常播放或讀取。這可能是由於使用不支援的編碼方式或編碼參數設定不正確所引起。
確保選擇適當的編碼方式並正確設定編碼參數，以確保儲存的影片能夠順利播放和讀取。

► 小結

透過以上講解，搭配程式碼進行範例講解與Q&A進行問題解惑，相信各位對於OpenCV擷取網路攝影機的即時畫面影像處理與顯示，以及透過讀取、顯示和儲存硬碟中的影片檔案來實現影片操作能有更深刻的理解，期待下一篇博文吧！