本章将介绍计算机视觉中最核心传感器-摄像头的基本使用,主要讲解了CSI摄像头,USB摄像头,网络摄像头的基本使用。
1 CSI摄像头
首先将讲解CSI摄像头的使用:
1.1 picamera
树莓派自带的摄像头为CSI摄像头,在树莓派平台中,发行版的Raspbian默认安装了树莓派平台的picamera:
执行该脚本将录制一段10秒的视频到本地:
import picamera camera = picamera.PiCamera() camera.resolution = (640, 480) camera.start_recording('my_video.h264') camera.wait_recording(10) camera.stop_recording()
但由于picamera输出的数据是RGB格式的,需要通过Numpy转换为BGR格式,代码如下:
import timeimport picameraimport numpy as npimport cv2with picamera.PiCamera() as camera: camera.resolution = (320, 240) camera.framerate = 24 time.sleep(2) image = np.empty((240 * 320 * 3,), dtype=np.uint8) # save as bgr format for OpenCV camera.capture(image, 'bgr') image = image.reshape((240, 320, 3)) cv2.imshow("img", image) if(cv2.waitKey(0) == ord('q')): exit(0)
当然,picamera 也提供了PIRGBArray对象,用来保存RGB 图像数据,下面将在capture_continuous函数中,不断地把RGB转换成BGR图像,供OpenCV显示,以形成视频流。
from picamera.array import PiRGBArrayfrom picamera import PiCameraimport timeimport cv2# initialize the camera and grab a reference to the raw camera capturecamera = PiCamera() camera.resolution = (640, 480) camera.framerate = 32rawCapture = PiRGBArray(camera)# allow the camera to warmuptime.sleep(0.1)# capture frames from the camerafor frame in camera.capture_continuous(rawCapture, format="bgr", use_video_port=True): image = frame.array # show the frame cv2.imshow("Frame", image) # prepare for net stream rawCapture.truncate(0) if(cv2.waitKey(1) == ord('q')): cv2.destroyAllWindows() break;
但由于picamera为树莓派或兼容树莓派平台专用的库,且仅能供树莓派使用,下面将介绍更为通用的使用方法。
1.2 V4L2
目前,CSI摄像头可通过picamera等库进行调用,但在Raspbian系统中,并不属于一个video设备而存在,若想将CSI摄像头作为一个视频设备文件使用,则要开启V4L2(Video for Linux 2)模块以开启:
开启方法如下:
sudo vim /etc/modules
在末尾添加一行:
bcm2835-v4l2
此时,CSI摄像头便成为了一个video设备,此时在终端执行:
ls -ltrh /dev/video*
便可查看到video设备,其中video0便是CSI摄像头:
该video设备可同时供Python与C++调用,具体使用请参考《树莓派OpenCV系列教程1:开发环境搭建》的例程。
2 USB摄像头
树莓派除了支持CSI摄像头外,同样也支持USB摄像头:
若采用USB摄像头,若摄像头本身免驱,接入树莓派后,将直接识别的video设备,在/dev下可找到对应的video设备,在中断,输入命令:
ls -ltrh /dev/video*
即可查询到新接入的video设备。
但使用Python,C++使用摄像头,区分不同的摄像头时:
c++:
VideoCapture cap(0);
cap = cv2.VideoCapture(0)
传入参数0代表使用CSI摄像头,传入其它参数代表使用其它video序号对应的USB摄像头。
具体使用请参考《1.OpenCV开发环境搭建》的例程。
3 网络摄像头
除了使用CSI摄像头,USB摄像头外,还可以将手机变成一个IP摄像头,具体方法如下:
在手机应用市场中,搜索这款名为IP摄像头的APP,图标如下:
安装好后,连接wifi,确保树莓派和手机处在同一局域网内,手机打开IP摄像头软件,同时点击打开IP摄像头服务器,即可将手机变成一个IP摄像头。如下图所示:
此时,在浏览器中打开该IP地址,输入用户名:admin,密码:admin,即可浏览摄像头画面:
此时说明手机成为了一个IP摄像头,此摄像头可供OpenCV调用。
OpenCV调用IP摄像头的源程序如下:
3.1 Python3
#!/usr/bin/env python''' Waveshare OpenCV Tutorial 01_IP_Camera.py A demo to show whether The OpenCV and IP camera is well installed '''import numpy as npimport cv2def main(): print("OpenCV Version:{}".format(cv2.__version__)) # 0: use CSI camera,1:use USB camera ip_camera_url = 'http://admin:admin@192.168.10.215:8081' cap = cv2.VideoCapture(ip_camera_url) if(not cap.isOpened()): print("can't open this camera") while(True): ret, FrameImage = cap.read() if ret == True: cv2.imshow('Camera Capture',FrameImage) #Press Q to quit if (cv2.waitKey(1)) == ord('q'): cap.release() break else: breakif __name__ == '__main__': print(__doc__) main() # Release resource cv2.destroyAllWindows()
运行效果如下图所示:
3.2 C++
相应地,C++程序读取网络摄像头的程序如下:
#include<iostream>#include<opencv2/opencv.hpp>#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>using namespace std;using namespace cv;int main() { cout << "Waveshare OpenCV Tutorial"<< endl; cout << "00_Test_OpenCV"<cout << "A demo to show whether The OpenCV and IP camera is well installed" <cout << endl; cout << "OpenCV Version:" << CV_VERSION << endl; const string ip_camera_url = "http://admin:admin@192.168.10.215:8081"; VideoCapture cap(ip_camera_url); if(!cap.isOpened()) { cout<<"can't open this camera"<return -1; } Mat FrameImage; while(1) { cap>>FrameImage; imshow("Camera Capture",FrameImage); //Press Q to quit if(char(waitKey(1)) == 'q') { break; } } return 0; }
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