树莓派 - OpenCV的基本操作教程 （超详细）

openCV

基本函数用法

1. 导入库

import cv2  

• 作用：导入 OpenCV 库，用于摄像头捕获、图像处理（如颜色转换、边缘检测）等。
• 注意：确保已通过pip install opencv-python安装库，且导入时库名是 cv2（历史命名，与 OpenCV 2.x 无关）。

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2. 读取图像

img = cv2.imread("image.jpg")

• 功能：从指定路径读取图像文件到内存。
• 参数：
  • "image.jpg"：图像文件的路径（支持格式：JPEG、PNG、BMP、TIFF 等）。
  • 可选参数：flags（未显式指定，默认为 cv2.IMREAD_COLOR，即加载 BGR 三通道彩色图像）。
• 返回值：
  • img：一个 numpy.ndarray多维数组，形状为 (高度, 宽度, 3)，表示 BGR 格式的像素数据。
  • 若文件不存在或格式不支持，返回 None。
• 常见问题：
  • 路径错误：若控制台报错 img is None，检查文件路径是否正确（建议使用绝对路径）。
  • 颜色异常：OpenCV 默认读取为 BGR 格式，其他工具（如 Matplotlib）显示时需转为 RGB。

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3. 显示图像

cv2.imshow("Image", img)

• 功能：创建一个窗口并显示图像。
• 参数：
  • "Image"：窗口的名称（字符串类型，可自定义）。
  • img：要显示的图像数据（numpy 数组）。
• 注意：
  • 窗口大小自动适应图像尺寸。
  • 多个窗口需使用不同名称区分。
  • 必须与 cv2.waitKey() 配合使用，否则窗口会无响应。

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4. 等待按键输入

cv2.waitKey(0)  

• 功能：等待用户按下键盘任意键，期间保持窗口显示。
• 参数：
  • 0：等待时间（毫秒），0 表示无限等待，直到有按键按下。
  • 其他值：如 cv2.waitKey(25) 表示等待 25 毫秒后自动继续。
• 返回值：按键的 ASCII 码值（无按键时返回 -1）。
• 常见用法：
  • 实时视频中常用 cv2.waitKey(1) 实现逐帧播放。
  • 按特定键退出：if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): break。

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5. 关闭所有窗口

cv2.destroyAllWindows()

• 功能：关闭程序中所有由 cv2.imshow() 创建的窗口。
• 注意：
  • 若不调用此函数，窗口可能在程序结束后仍未关闭（取决于操作系统）。
  • 可单独关闭指定窗口：cv2.destroyWindow("Image")。

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6. 保存图像

cv2.imwrite("output.jpg", img)

• 功能：将图像数据保存为文件。
• 参数：
  • "output.jpg"：保存路径，格式由扩展名决定（如 .png、.bmp）。
  • img：要保存的图像数据（numpy 数组）。
  • 可选参数：压缩参数（如 JPEG 质量）：

    cv2.imwrite("output.jpg", img, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 90])  # 质量范围 0-100
    

• 常见问题：
  • 权限不足：若路径无写入权限会保存失败。
  • 数据范围：若 img 为浮点类型（如范围 0~1），需先转换为 uint8（0~255）。

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7. 摄像头的基本用法

(1) VideoCapture

cap = cv2.VideoCapture(source, apiPreference=None)

• 参数：
  • source：
    • 摄像头设备号：整数（如 0 表示默认摄像头）。
    • 视频文件路径：字符串（如 "video.mp4"）。
    • 网络流地址：URL（如 "rtsp://192.168.1.1/live"）。
  • apiPreference（可选）：指定使用的后端 API（如 cv2.CAP_DSHOW 用于 Windows 摄像头）。
• 返回值：一个 VideoCapture对象。

示例代码

# 打开默认摄像头
cap_cam = cv2.VideoCapture(0)

# 打开视频文件
cap_file = cv2.VideoCapture("input.mp4")

# 打开网络流
cap_stream = cv2.VideoCapture("rtsp://example.com/stream")

(2) cap.read()

• 功能：读取下一帧。
• 返回值：
  • ret（布尔值）：是否成功读取帧。
  • frame（numpy数组）：当前帧的图像数据（BGR格式）。

(3) cap.isOpened()

• 功能：检查摄像头是否成功打开。
• 返回值：布尔值（True 表示已打开）。

(4) cap.release()

• 功能：释放摄像头资源（必须显式调用，否则可能导致资源泄漏）。

(5) cap.get(propId) 和 cap.set(propId, value)

• 功能：获取或设置摄像头属性。
• 常用属性：
  • cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH：帧宽度。
  • cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT：帧高度。
  • cv2.CAP_PROP_FPS：帧率（仅对视频文件有效）。
  • cv2.CAP_PROP_BRIGHTNESS：亮度（部分摄像头支持）。

# 设置摄像头分辨率（不一定所有摄像头都支持）
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT,