从opencv-python入门opencv--GUI功能之图像和视频操作

一、文章介绍

本文主要介绍opencv的GUI（Graphics User Interface）中的图像和视频操作，GUI中文指图像用户界面。
包括：图像读写显示、视频读写显示功能。

二、图像的读取显示及保存

1、 cv.imread()

opencv的imread()函数读取指定路径中的一张图像。

（1）其中filename表示图像的路径，可以输入相对路径，也可以输入绝对路径。
常见的图像格式有：
【1】JPEG (.jpg, .jpeg): 使用广泛的压缩格式，适合照片和复杂图像。
【2】PNG (.png): 支持无损压缩和透明度通道，适合需要透明背景的图像。
【3】BMP (.bmp): 位图格式，通常不压缩，占用较大存储空间。
【4】TIFF (.tiff, .tif): 支持多种压缩方式和多页图像，常用于专业摄影和印刷。
【5】GIF (.gif): 支持动画和透明度，但颜色深度有限（最多256种颜色）。
【6】WEBP (.webp): Google 开发的图像格式，支持无损和有损压缩，适合网页使用。
【7】PPM (.ppm): 简单的位图格式，通常用于图像处理的实验。
【8】PGM (.pgm): 灰度图像格式。

（2）其中flag表示读取图像的方式
【1】cv2.IMREAD_COLOR (默认值):
以彩色图像读取，忽略透明度通道。读取结果为 BGR 格式。对应值为 1。
【2】cv2.IMREAD_GRAYSCALE:
以灰度图像读取，将图像转换为单通道灰度图像。对应值为 0。
【3】cv2.IMREAD_UNCHANGED:
以原始格式读取图像，包括 alpha 通道（透明度）。如果图像是 PNG 格式并包含透明度通道，读取结果将保留该通道。对应值为 -1。

2、cv.imshow()

opencv的imshow()函数在窗口中显示图像，窗口自动适应图像的大小。可以创建任意多个显示窗口，但是名称一样的情况下，上一张图像会被覆盖。

（1）其中winname表示显示窗口的名称
（2）mat表示要显示的图像变量

3、cv.imwrite()

opencv的imwrite()函数用于保存图像到指定路径。

（1）const String & filename:
输出文件的路径和名称，包括文件扩展名（如 .jpg, .png 等）。
（2）InputArray img:
要保存的图像，可以是任意类型的图像数组（如 cv::Mat）。
（3）const std::vector & params = std::vector() (可选):
用于指定图像编码参数的可选参数。不同的图像格式支持不同的参数。例如，对于 JPEG 格式，可以指定图像质量；对于 PNG 格式，可以指定压缩级别。
例如：

	# 设置 JPEG 图像的质量为 90
    params = [int(cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY), 90]
    # 保存图像
    success = cv2.imwrite('output_quality.jpg', img, params)

4、cv.waitKey()

cv.waitKey() 是一个键盘绑定函数，它的参数是以毫秒为单位的时间。该函数为任意键盘事件等待指定毫秒。如果你在这段时间内按下任意键，程序将继续。如果传的是 0，它会一直等待键盘按下。它也可以设置检测特定的击键执行不同的代码，如下：

if k == 27: # ESC 退出
    cv.destroyAllWindows()
elif k == ord('s'): # 's' 保存退出
    cv.imwrite('data\gui\starry_night.png',img)
    cv.destroyAllWindows()

5、cv.destroyAllWindows()

cv.destroyAllWindows() 简单的销毁我们创建的所有窗口。如果你想销毁任意指定窗口，应该使用函数 cv.destroyWindow() 参数是确切的窗口名。

6、图像读写存完整示例代码及效果

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#该代码学习opencv-python对于图像的读取、显示以及保存功能
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import cv2 as cv
img = cv.imread('data\gui\starry_night.jpg')
cv.imshow('image',img)
k = cv.waitKey(0)
if k == 27: # ESC 退出
    cv.destroyAllWindows()
elif k == ord('s'): # 's' 保存退出
    cv.imwrite('data\gui\starry_night.png',img)
    cv.destroyAllWindows()

读取显示效果：

保存效果：

三、视频读取保存功能

1、cv.VideoCapture()

opencv的视频捕捉接口可以直接打开相机（可用笔记本内置摄像头测试），也可以从路径读取视频进行播放。

（1）打开相机

代码：

import numpy as np
import cv2 as cv
cap = cv.VideoCapture(0)
while(True):
    # 一帧一帧捕捉
    ret, frame = cap.read()
    # 显示返回的每帧
    cv.imshow('frame',frame )
    if cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
# 当所有事完成，释放 VideoCapture 对象
cap.release()
cv.destroyAllWindows()

如果想从摄像机获取视频，需要对cv.VideoCapture()传入设备索引，其中，0表示默认摄像头，1表示第二个摄像头，以此类推。
cap.read() 返回一个 bool 值(True/False)。如果加载成功，它会返回True。因此，你可以通过这个返回值判断视频是否结束。

cap 表示创建一个VideoCapture对象，用来捕获视频。有时，cap 可能没有初始化 capture。在这种情况下，此代码显示错误。你可以通过该方法 cap.isOpened() 检查它是否初始化。如果它是 True，那么是好的，否则用 cap.open() 打开在使用。

（2）播放视频文件

代码：

import numpy as np
import cv2 as cv
cap = cv.VideoCapture('vtest.avi')
while(cap.isOpened()):
    ret, frame = cap.read()
    cv.imshow('frame',frame )
    if cv.waitKey(25) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv.destroyAllWindows()

它和从相机捕获一样，只需要用视频文件名更改相机索引。同时显示 frame，为 cv.waitKey() 使用合适的时间。如果它太小，视频将非常快，如果太大，视频将很慢 (嗯，这就是如何显示慢动作)。正常情况下，25 毫秒就可以了。

（3）保存视频

代码：

import numpy as np
import cv2 as cv
cap = cv.VideoCapture(0)
# 声明编码器和创建 VideoWrite 对象
fourcc = cv.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
out = cv.VideoWriter('output.avi',fourcc, 20.0, (640,480))
while(cap.isOpened()):
    ret, frame = cap.read()
    if ret==True:
        frame = cv.flip(frame,0)
        # 写入已经翻转好的帧
        out.write(frame)
        cv.imshow('frame',frame)
        if cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
            break
    else:
        break
# 释放已经完成的工作
cap.release()
out.release()
cv.destroyAllWindows()

代码解读：
【1】fourcc = cv.VideoWriter_fourcc(*‘XVID’)
首先需要指明FourCC码。FourCC 是用于指定视频解码器的 4 字节代码，可用编码的列表。

常见的编码如下：
{1}In Fedora: DIVX, XVID, MJPG, X264, WMV1, WMV2. (XVID 是最合适的. MJPG 结果比较大. X264 结果比较小)
{2}In Windows: DIVX (还需要测试和添加跟多内容)
{3}In OSX: MJPG (.mp4), DIVX (.avi), X264 (.mkv).

对于 MJPG， FourCC 的代码作为 cv.VideoWriter_fourcc(‘M’,’J’,’P’,’G’) 或 cv.VideoWriter_fourcc(*’MJPG’) 传递。

【2】out = cv.VideoWriter(‘output.avi’,fourcc, 20.0, (640,480))
接着需要创建一个视频写入（VideoWriter）对象，指明输出文件的名字，20表示每秒的帧数，0表示编码器使用灰度帧，如果是1表示使用彩色帧。（640,480）表示每一帧的大小。