Python OpenCV视觉智能感知
第一讲——读取摄像头或视频文件并播放显示
本部分内容将深入、全面、详细地介绍如何使用Anaconda Python和OpenCV读取摄像头或视频文件，并进行播放。
1任务描述
使用Anaconda Python和OpenCV，读取摄像头或本地视频文件并播放显示。
2解题思路
要从摄像头或视频文件读取视频，首先应获取摄像头或视频文件，并判断是否获取成功。
获取摄像头或视频文件成功后，逐帧读取视频，播放显示。为了能够连续读取和播放视频的每帧图像，需要将读取和播放视频帧放在一个循环体里。由于不知道摄像头的视频帧数，可以构造一个无限循环体。对视频文件，可以构造一个无限循环体或以视频帧数为上限的有限循环体。在循环体内部应设置循环结束控制条件，以便能够控制结束读取和播放视频。
视频读取和播放结束后，应释放摄像头或视频文件，并销毁视频播放窗口。
3主要方法介绍
（1）导入OpenCV库cv2
要使用OpenCV，首先导入OpenCV库cv2.导入方法为：
import cv2
导入OpenCV库cv2的前提是确保计算机已经安装了OpenCV.Anaconda Python安装OpenCV的方法为在Anaconda Prompt窗口执行以下命令：
pip install opencv-python
（2）cv2.VideoCapture()方法
cv2.VideoCapture()方法用于创建一个VideoCapture对象，以捕获摄像头或视频文件。该方法接收摄像头的索引或视频文件名。如果只有一个摄像头，则以整数0进行索引。如果有多个摄像头，则分别以0,1,2…等整数进行索引。如果要读取视频文件，则需传入视频文件的全名称（包括路径和扩展名）字符串，形如’D:/opencv/videos/myvideo.mp4’.
（3）while方法
Python中使用while语句构造循环体，循环执行程序。即在条件满足情况下，循环执行某段程序，以重复处理相同任务。其基本形式为：
while判断条件(condition)：
执行语句(statements)……
判断条件可以是任何表达式，任何非零、或非空（null）的值均为True。当判断条件为假False时，循环结束。
（4）read()方法
VideoCapture对象使用read()方法读取摄像头或视频文件的帧。该方法返回两个值，一般用ret,frame 命名接收，当然也可以命名为其他名称。其中第一个返回值ret是布尔值，如果读取帧成功返回True，如果读取失败则返回False。如果视频文件读取到结尾，它的返回值为False.第二个返回值frame是每一帧的图像数据，是个形状为(height,width,channels)的整数型三维数组。height,width,channels分别表示图像帧的高度、宽度、通道。数组中的每个元素的值是像素值，范围为0-255.3个通道0,1,2分别表示B(蓝)，G(绿)，R(红)。
（5）cv2.waitKey()方法
cv2.waitKey()方法用于暂停程序的执行，等待一段时间，在此期间如果有按键按下，则返回键值的ASCII 码，并响应相应的键盘事件。如果没有按键按下，则在等待设定的时间后，继续执行后续指令。waitKey()方法接收整数，表示等待的时间，单位是毫秒。如果传入的参数为小于等于0的整数，则表示无限等待，直到有按键按下。
（6）release()方法
VideoCapture对象使用release()方法释放自身。当不需要读取摄像头或视频文件时，应调用该方法释放VideoCapture对象。
（7）destroyAllWindows()方法
cv2.destroyAllWindows()方法用于释放视频播放窗口。当不需要播放视频时，应调用此方法销毁视频播放窗口。
4代码实现
任务实现代码如下。
In[]:import cv2#导入opencv
cap=cv2.VideoCapture(0)#创建VideoCapture对象
while(True):#创建无限循环，用于播放每一帧图像
ret,ad()#读取图像的每一帧
cv2.imshow('frame',frame)#显示帧
#等待1毫秒，判断此期间有无按键按下，以及按键的值是否是Esc键
if cv2.waitKey(1)&0xFF==27:
break#中断循环
cv2.destroyAllWindows()#释放视频播放窗口
Out:
5代码解析
上述代码中，使用cv2.VideoCapture(0)方法创建了一个VideoCapture对象cap.参数0是摄像头的索引。为读取和播放每一帧图像，使用while(True)创建了一个无限循环，在循环体内读取每帧图像并播放。
cv2.imshow()方法用于播放帧。它接收两个参数，如本例中cv2.imshow('frame',frame)所示。第一个参数接收字符串，表示播放视频窗口的名称，它将显示在窗口上方。第二个参数即要播放的图像帧。它可以是cap读取的图像frame，也可以是处理过的图像。
要终止播放，可以设置一个按键，当检测到该按键按下后，使用break方法中断循环。这里用到了cv2.waitKey()方法。它接收整数，表示等待的时间（毫秒）。在等待期间判断是否有按键按下，如果有则返回按键的ASCII码。如果传入的参数为小于等于0的整数，则表示无限等待，直到有按键按下。
由于不同操作系统返回的键值长度可能不一样，而ASCII码只有8位，为保险起见，将cv2.waitKey()返回的键值与0xFF进行与运算，只取其低8位，即cv2.waitKey(1)&0xFF，这样保证获得一个准确的ASCII 码。本例使用Esc(ASCII码的十进制为27)键作为终止循环按键。如果使用其他按键（例如q），则可以使用形如ord(’q’)的方法获取按键的ASCII码。
终止播放后，要使用lease()方法释放VideoCapture对象cap，使用cv2.destroyAllWindows()方法销毁播放窗口。
6拓展提高
上例中，实现了从摄像头读取视频、播放、退出的基本操作。实际上，从摄像头或视频文件成功读取视频并正确播放，还涉及许多细节。例如，如何判断捕获摄像头或视频文件成功？如果读取帧失败应该怎么处理？如何使用其他按键退出播放？等等。下面对这些问题进一步进行介绍。
（1）读取摄像头并播放，按q键退出播放
下面，使用ord()方法获取字符的ASCII码值，以实现按其他键退出视频播放。ord(‘q’)将返回字母q的
ASCII码值。
任务实现代码如下。
In[]:#读取摄像头并播放，按q键退出播放
import cv2#导入opencv
cap=cv2.VideoCapture(0)#创建VideoCapture对象
while(True):#创建无限循环，用于播放每一帧图像
ret,ad()#读取图像的每一帧
cv2.imshow('frame',frame)#显示帧
#等待1毫秒，判断此期间有无按键按下，以及按键的值是否是Esc键
if cv2.waitKey(1)&0xFF==ord('q'):
break#中断循环
cv2.destroyAllWindows()#释放视频播放窗口
Out:
类似的，如果想使用其他键退出播放，可以在ord()中传入其他按键对应的字符。
（2）观察ad()方法返回的参数值
In[]:#读取摄像头并播放，按Esc键输出ret,frame的信息，并退出播放
import cv2#导入opencv
cap=cv2.VideoCapture(0)#创建VideoCapture对象
while(True):#创建无限循环，用于播放每一帧图像
ret,ad()#读取图像的每一帧
cv2.imshow('frame',frame)#显示帧
#等待1毫秒，判断此期间有无按键按下，以及按键的值是否是Esc键
if cv2.waitKey(1)&0xFF==27:
print('退出前ret的值为：',ret)
print('frame的数据类型为：',frame.dtype)
print('frame的形状为：',frame.shape)
print('退出前frame的部分元素值为：\n',frame[100,100:200,0])
break#中断循环
cv2.destroyAllWindows()#释放视频播放窗口
Out：退出前ret的值为：True
frame的数据类型为：uint8
frame的形状为：(480,640,3)
退出前frame的部分元素值为：
[144144144144143143143143144144144144144144145146144144
145145143146139123116120122123127129130136140141142148
148150149152154156155159162162162164164165165169169169
166169170170168170170170170170170171168168170170169171
171172171171172171172172170172173173173174174173173175
174173174174172172171172170173]
可以看出，ad()方法返回的第一个参数为ret=True.frame的数据类型为uint8，即8位整数。frame 的形状为(480,640,3)，表示高480像素，宽640像素，有3个颜通道。
frame是一个数组。frame[100,100:200,0]表示索引号为0的颜通道中，索引号为100的行上，列索引号为从100到200（不包括200）位置的元素。这涉及Python对数组的索引，将在后续章节专门介绍。
从输出结果可以看出，frame[100,100:200,0]输出了一系列整数值，它们表示相应位置的像素值，是0-255的整数。
（3）读取视频文件并播放，按Esc键输出ret,frame的信息，并退出播放
在使用cv2.VideoCapture()方法创建VideoCapture对象时，如果传入视频文件的全名，包括路径和视频文件扩展名，则可以播放视频文件。以下代码实现视频文件的播放。读者可自行用手机拍摄视频，保存到计算机后使用以下代码进行播放。播放时只需在cv2.VideoCapture()方法中替换文件名称即可。
In[]:#读取视频文件并播放，按Esc键输出ret,frame的信息，并退出播放
import cv2#导入opencv
#创建VideoCapture对象
cap=cv2.VideoCapture('D:/intelligent_sensing/videos/my_video.mp4')
while(True):#创建无限循环，用于播放每一帧图像
ret,ad()#读取图像的每一帧
cv2.imshow('frame',frame)#显示帧
#等待1毫秒，判断此期间有无按键按下，以及按键的值是否是Esc键
if cv2.waitKey(1)&0xFF==27:
print('退出前ret的值为：',ret)
print('frame的数据类型为：',frame.dtype)
print('frame的形状为：',frame.shape)
print('退出前frame的部分元素值为：\n',frame[500,500:600,1])
break#中断循环
cv2.destroyAllWindows()#释放视频播放窗口
Out：退出前ret的值为：True
frame的数据类型为：uint8
frame的形状为：(1920,1080,3)
退出前frame的部分元素值为：
[103124109825340434448514743403934353235
35200077141157173172154143114885341485559
455573921111151221351491501581611591471291096847
3120100000111200000003
python怎么读文件夹下的文件夹152949797478120164177178181185183177165159157158
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