上一講小木我講解了圖片的讀取，保存。視頻的讀取、保存、以及如何調用攝像頭。這節課我們要將這些東西給合而爲一。怎麼合而爲一呢，美國的天才，也就是《OPENCV3 計算機視覺 PYTHON語言實現》這本書的作者，他做了一個程序叫做Cameo。這個程序集合了所有的方法。那麼這個程序包括兩個文件，分別是cameo.py和manager.py，接下來我展示一下：
# cameo.py
# cameo.py
import cv2
from1 managers import WindowManager, CaptureManager
class Cameo(object):
def __init__(self):
self._windowManager = WindowManager('Cameo',
self.onKeypress)
self._captureManager = CaptureManager(
cv2.VideoCapture(0), self._windowManager, True)
def run(self):
"""Run the main loop."""
self._windowManager.createWindow()
while self._windowManager.isWindowCreated:
self._captureManager.enterFrame()
frame = self._captureManager.frame
if frame is not None:
# TODO: Filter the frame (Chapter 3).
pass
self._captureManager.exitFrame()
self._windowManager.processEvents()
def onKeypress(self, keycode):
"""Handle a keypress.
space -> Take a screenshot.
tab -> Start/stop recording a screencast.
escape -> Quit.
"""
if keycode == 32: # space
self._captureManager.writeImage('screenshot.png')
elif keycode == 9: # tab
if not self._captureManager.isWritingVideo:
self._captureManager.startWritingVideo(
'screencast.avi')
else:
self._captureManager.stopWritingVideo()
elif keycode == 27: # escape
self._windowManager.destroyWindow()
if __name__=="__main__":
Cameo().run()
#---------------------------------------#manager.py
import cv2
import numpy
import time
class CaptureManager(object):
def __init__(self, capture, previewWindowManager = None,
shouldMirrorPreview = False):
self.previewWindowManager = previewWindowManager
self.shouldMirrorPreview = shouldMirrorPreview
self._capture = capture
self._channel = 0
self._enteredFrame = False
self._frame = None
self._imageFilename = None
self._videoFilename = None
self._videoEncoding = None
self._videoWriter = None
self._startTime = None
self._framesElapsed = int(0)
self._fpsEstimate = None
@property
def channel(self):
return self._channel
@channel.setter
def channel(self, value):
if self._channel != value:
self._channel = value
self._frame = None
@property
def frame(self):
if self._enteredFrame and self._frame is None:
# As of OpenCV 3.0, VideoCapture.retrieve() no longer supports
# the channel argument.
# _, self._frame = self._capture.retrieve(channel = self.channel)
_, self._frame = self._capture.retrieve()
return self._frame
@property
def isWritingImage(self):
return self._imageFilename is not None
@property
def isWritingVideo(self):
return self._videoFilename is not None
def enterFrame(self):
"""Capture the next frame, if any."""
# But first, check that any previous frame was exited.
assert not self._enteredFrame, \
'previous enterFrame() had no matching exitFrame()'
if self._capture is not None:
self._enteredFrame = self._capture.grab()
def exitFrame(self):
"""Draw to the window. Write to files. Release the frame."""
# Check whether any grabbed frame is retrievable.
# The getter may retrieve and cache the frame.
if self.frame is None:
self._enteredFrame = False
return
# Update the FPS estimate and related variables.
if self._framesElapsed == 0:
self._startTime = time.time()
else:
timeElapsed = time.time() - self._startTime
self._fpsEstimate = self._framesElapsed / timeElapsed
self._framesElapsed += 1
# Draw to the window, if any.
if self.previewWindowManager is not None:
if self.shouldMirrorPreview:
mirroredFrame = numpy.fliplr(self._frame).copy()
self.previewWindowManager.show(mirroredFrame)
else:
self.previewWindowManager.show(self._frame)
# Write to the image file, if any.
if self.isWritingImage:
cv2.imwrite(self._imageFilename, self._frame)
self._imageFilename = None
# Write to the video file, if any.
self._writeVideoFrame()
# Release the frame.
self._frame = None
self._enteredFrame = False
def writeImage(self, filename):
"""Write the next exited frame to an image file."""
self._imageFilename = filename
def startWritingVideo(
self, filename,
encoding = cv2.VideoWriter_fourcc('M','J','P','G')):
"""Start writing exited frames to a video file."""
self._videoFilename = filename
self._videoEncoding = encoding
def stopWritingVideo(self):
"""Stop writing exited frames to a video file."""
self._videoFilename = None
self._videoEncoding = None
self._videoWriter = None
def _writeVideoFrame(self):
if not self.isWritingVideo:
return
if self._videoWriter is None:
fps = self._capture.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
if fps <= 0.0:
# The capture's FPS is unknown so use an estimate.
if self._framesElapsed < 20:
# 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)))
self._videoWriter = cv2.VideoWriter(
self._videoFilename, self._videoEncoding,
fps, size)
self._videoWriter.write(self._frame)
class WindowManager(object):
def __init__(self, windowName, keypressCallback = None):
self.keypressCallback = keypressCallback
self._windowName = windowName
self._isWindowCreated = False
@property
def isWindowCreated(self):
return self._isWindowCreated
def createWindow(self):
cv2.namedWindow(self._windowName)
self._isWindowCreated = True
def show(self, frame):
cv2.imshow(self._windowName, frame)
def destroyWindow(self):
cv2.destroyWindow(self._windowName)
self._isWindowCreated = False
def processEvents(self):
keycode = cv2.waitKey(1)
if self.keypressCallback is not None and keycode != -1:
# Discard any non-ASCII info encoded by GTK.
keycode &= 0xFF
self.keypressCallback(keycode)
#---------------------------------------我們這樣乍眼一看，太特麼的長了吧，看不懂呀。其實你們不是看不懂，而是太長了看着頭痛罷了。如果大家對這個程序沒興趣的話，直接複製粘貼用就行了，根本沒什麼必要讀懂。那麼怎麼用呢，我們把這兩者py文件放到一塊，然後執行cameo.py即可，執行後，打開筆記本的攝像頭，並且在屏幕上顯示。如果我們想退出，按ESC鍵、我們想抓取一幀攝像頭的截圖，那麼我們按空格鍵即可，它會圖片保存在同PY文件的目錄下，名字叫screenshot.png。如果我們想錄像，我們按一下TAB就會開始錄像，再按一下TAB就會結束錄像，並且把錄像保存在同PY文件的目錄下，名字叫screencast.avi。
我給大家展示一下效果：
很棒吧，截圖就按空格，錄像就按TAB即可。
然而，我們既然有程序，而且是開源的，我們爲啥不看？直接用倒是可以，但是瞭解一下程序木有壞處吧？恩恩，下面小木我就來講解一下這個程序吧！
首先我們來到cameo.py這個文件中，我們看45-47行（若大家行數找不到或者對不上，直接複製代碼到notepad，然後搜索一下相關字就行），也就是最後兩行：
if __name__=="__main__":
Cameo().run()我們按一下運行，就會執行這條語句，執行之後，我們首先初始化Cameo這個類，然後執行run方法。
我們初始化這個方法是執行6-10行：
def __init__(self):
self._windowManager = WindowManager('Cameo',
self.onKeypress)
self._captureManager = CaptureManager(
cv2.VideoCapture(0), self._windowManager, True)我們初始化時候，第一步，創建一個WindowManager的實例，這個窗口名字叫Cameo，接受鍵盤按鍵（也就是錄像或截圖）的監控的函數叫做onKeypress，這個函數後面講解。
第二步，我們創建一個CaptureManager的實例，這個實例中，第一個參數是獲取攝像頭設備，如果只有一個攝像頭括號裏面就爲0，如果多個，就輸入第幾個攝像頭的標號數字即可。第二個參數是把上面的WindowsManager實例_windowManager傳給CaptureManager的實例_captureManager。第三個參數是是否鏡像，如果True就是鏡像，因爲我們照鏡子，鏡子裏面的人是相反的，所以我們應該水平翻轉一下，給它變正。
初始化完成之後，我們就要執行Run語句了，也就是cameo.py中的12-24行：
def run(self):
"""Run the main loop."""
self._windowManager.createWindow()
while self._windowManager.isWindowCreated:
self._captureManager.enterFrame()
frame = self._captureManager.frame
if frame is not None:
# TODO: Filter the frame (Chapter 3).
pass
self._captureManager.exitFrame()
self._windowManager.processEvents()下面我把run函數中的語句用（）表示，便於區分是這個函數的內容還是其它函數的內容
（1）我們首先用WindowsManager的實例_windowManager創建一個窗口，用來在屏幕上面顯示我們的攝像頭內容。我們先判斷一下是否窗口創建完畢。
createWindow()函數如下，也就是manager.py中的156-158行：
def createWindow(self):
cv2.namedWindow(self._windowName)
self._isWindowCreated = True我們把_windowName中傳入的名稱，也就是cameo寫入，然後把_isWindowCreated屬性改爲True。
（2）如果創建完畢的話進入循環，如果沒建立好窗口的話，直接就退出程序運行。我們按照創建完畢繼續來說。創建完畢後我們進入循環，並且執行CaptureManager的實例_captureManager的enterFrame函數。
也就是manager.py中的54-62行：
def enterFrame(self):
"""Capture the next frame, if any."""
# But first, check that any previous frame was exited.
assert not self._enteredFrame, \
'previous enterFrame() had no matching exitFrame()'
if self._capture is not None:
self._enteredFrame = self._capture.grab()這些語句的意思是如果_capture不爲空的話，抓取攝像頭中的一幀。_capture指的是我們當初CaptureManager類實例_captureManager打開的攝像頭capture。
（3）抓取之後我們執行循環中的frame = self._captureManager.frame，把上面捕獲的幀的圖像傳入到變量frame中。
（4）執行CaptureManager中的exitFrame()函數，這個函數的用途是計算攝像頭每秒鐘的幀數，並且把攝像頭捕獲的幀放入窗口cameo中顯示。
exitFrame()這個函數在manager.py的64-99行：
def exitFrame(self):
"""Draw to the window. Write to files. Release the frame."""
# Check whether any grabbed frame is retrievable.
# The getter may retrieve and cache the frame.
if self.frame is None:
self._enteredFrame = False
return這個函數首先先判斷一下，是否剛纔在enterFrame中真的抓取到一幀了，如果抓取到繼續，沒抓取到，退出函數，執行循環中的下一句 self._windowManager.processEvents()。我們按照抓取到的算，那麼就繼續往下執行exitFrame。但是有一點要說的是判斷語句中frame是一個函數：
def frame(self):
if self._enteredFrame and self._frame is None:
# As of OpenCV 3.0, VideoCapture.retrieve() no longer supports
# the channel argument.
# _, self._frame = self._capture.retrieve(channel = self.channel)
_, self._frame = self._capture.retrieve()
return self._frame在這個函數中，我們首先判斷一下是否抓取圖片成功，如果成功的話，把成功的圖片的數據導入到_frame這個變量中，使用的方法是retrieve()。
我們把_frame添加東西后，它就不爲none了，那麼就繼續往下執行exitFrame：
# Update the FPS estimate and related variables.
if self._framesElapsed == 0:
self._startTime = time.time()
else:
timeElapsed = time.time() - self._startTime
self._fpsEstimate = self._framesElapsed / timeElapsed
self._framesElapsed += 1到這裏了，我們做的是計算每秒鐘的幀數，我們第一次的話，framesElapsed爲0，那麼我們就記錄一下這個時候的時間。當我們第二次執行這一部分的時候，也就是抓取完成第二幀後，我們用這兩幀的時間相減，然後除以一個2，第三次執行這部分時候，我們用第三次時間與第一次相減，然後除以一個3，以此類推，我們就估算出了FPS（每秒幀數），而且這個估算是實時更新的。這個時間我們記錄到_fpsEstimate裏面。我們假設我們是第一次執行這個語句，執行完畢後，我們進入下面：
# Draw to the window, if any.
if self.previewWindowManager is not None:
if self.shouldMirrorPreview:
mirroredFrame = numpy.fliplr(self._frame).copy()
self.previewWindowManager.show(mirroredFrame)
else:
self.previewWindowManager.show(self._frame)這一部分是把我們捕獲的幀的圖像顯示到屏幕窗口上面，如果我們當初選擇鏡像一下的話，那麼我們首先翻轉一下圖片，然後再顯示到窗口上。我們每一次循環都更新一下窗口，這樣我們就相當於一幀幀地放圖片，速度會很快，快的話就達到了視頻的效果。我們繼續往下執行：
# Write to the image file, if any.
if self.isWritingImage:
cv2.imwrite(self._imageFilename, self._frame)
self._imageFilename = None這部分是判斷是否按下了空格鍵，如果按下了，就把我們按下時候剛好_enterFrame捕獲的那一幀數據保存到硬盤中。如果沒有截圖，就跳過。
# Write to the video file, if any.
self._writeVideoFrame()這部分是判斷是否按下了TAB，如果按下了，就把我們按下時候剛好_enterFrame捕獲的那一幀數據保存到硬盤中，然後每一次循環的時候都把_enterFrame保存起來，直到我們又按了一下TAB鍵，我們就不再保存了。這樣好多幀的圖片會放到一個爲avi格式的文件當中，說白了就是一個視頻。
# Release the frame.
self._frame = None
self._enteredFrame = False最後我們把當前幀的圖像給全部變爲空，結束這個語句。
（5）回到主函數的循環，執行self._windowManager.processEvents()。這個函數如下：
def processEvents(self):
keycode = cv2.waitKey(1)
if self.keypressCallback is not None and keycode != -1:
# Discard any non-ASCII info encoded by GTK.
keycode &= 0xFF
self.keypressCallback(keycode)它的作用是監控鍵盤，看看它按下我們之前說的那些按鍵沒有，如果按下的話，就執行相應的操作。
（6）當我們執行完畢之後，我們返回循環的頭部，然後繼續執行循環，直到我們按下ESC鍵爲止。
到此爲止，我們的cameo類庫就講完了。我們還要額外補充幾點：
（1）如何監控鍵盤的：
監控鍵盤在循環語句的最後一句，當我們執行這句話的時候，我們要是鍵盤按下鍵或者沒有按下鍵，都會產生一個數據，沒按下是-1，按下了就是一個ASCII碼，我們然後把這個碼轉換爲GTK格式，然後傳入keypressCallback中，也就是我們傳入Windowsmanager類中的函數：
def onKeypress(self, keycode):
"""Handle a keypress.
space -> Take a screenshot.
tab -> Start/stop recording a screencast.
escape -> Quit.
"""
if keycode == 32: # space
self._captureManager.writeImage('screenshot.png')
elif keycode == 9: # tab
if not self._captureManager.isWritingVideo:
self._captureManager.startWritingVideo(
'screencast.avi')
else:
self._captureManager.stopWritingVideo()
elif keycode == 27: # escape
self._windowManager.destroyWindow()我們在這裏判斷一下是否鍵入了ESC、TAB、空格其中之一，然後執行相應的方法。
（3）這個函數中還有什麼其它的方法：
def show(self, frame):
cv2.imshow(self._windowName, frame)我們剛纔講的全是攝像頭攝像，但是這裏面類似上面的方法，也可以用於打開圖片，可以打開視頻，但是沒啥用，因爲我們直接用OPENCV自帶的類實現要比它方便。
好了，這樣我們的cameo的類庫就講完了，其實我們這裏面忽略的很多方法沒有講，我想我根本沒有必要講解了吧，自己看看應該可以看懂，要是真心看不懂，歡迎大家發評論提問我，我會爲大家一一解答。
我們OPENCV的基礎部分全部都講完了，之後我們要學習一些過濾的方法，比如腐蝕膨脹啥的，大家可以繼續跟進我的講座！
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