PS:本章將介紹計算機視覺中最核心傳感器-攝像頭的基本使用，主要講解了CSI攝像頭，USB攝像頭，網(wǎng)絡(luò)攝像頭的基本使用。

1 CSI攝像頭

首先將講解CSI攝像頭的使用：

1.1 picamera

樹莓派自帶的攝像頭為CSI攝像頭，在樹莓派平臺中，發(fā)行版的Raspbian默認安裝了樹莓派平臺的picamera:

相關(guān)官方文檔鏈接：https://picamera.readthedocs.io/en/release-1.13/index.html

執(zhí)行該腳本將錄制一段10秒的視頻到本地：

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輸出的數(shù)據(jù)是RGB格式的，需要通過Numpy轉(zhuǎn)換為BGR格式，代碼如下：

import time

import picamera

import numpy as np

import CV2

with 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)

當(dāng)然，picamera 也提供了PIRGBArray對象，用來保存RGB 圖像數(shù)據(jù),下面將在capture_continuous函數(shù)中，不斷地把RGB轉(zhuǎn)換成BGR圖像，供OpenCV顯示，以形成視頻流。

from picamera.array import PiRGBArray

from picamera import PiCamera

import time

import CV2

# initialize the camera and grab a reference to the raw camera capture

camera = PiCamera()

camera.resolution = (640, 480)

camera.framerate = 32

rawCapture = PiRGBArray(camera)

# allow the camera to warmup

time.sleep(0.1)

# capture frames from the camera

for 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為樹莓派或兼容樹莓派平臺專用的庫，且僅能供樹莓派使用，下面將介紹更為通用的使用方法。

1.2 V4L2

目前,CSI攝像頭可通過picamera等庫進行調(diào)用，但在Raspbian系統(tǒng)中，并不屬于一個video設(shè)備而存在，若想將CSI攝像頭作為一個視頻設(shè)備文件使用，則要開啟V4L2(Video for Linux 2)模塊以開啟：

開啟方法如下:

sudo vim /etc/modules

在末尾添加一行：

bcm2835-v4l2

此時，CSI攝像頭便成為了一個video設(shè)備，此時在終端執(zhí)行：

ls -ltrh /dev/video*

便可查看到video設(shè)備，其中video0便是CSI攝像頭：

該video設(shè)備可同時供Python與C++調(diào)用，具體使用請參考《樹莓派OpenCV系列教程1：開發(fā)環(huán)境搭建》的例程。

2 USB攝像頭

樹莓派除了支持CSI攝像頭外，同樣也支持USB攝像頭：

若采用USB攝像頭，若攝像頭本身免驅(qū)，接入樹莓派后，將直接識別的video設(shè)備，在/dev下可找到對應(yīng)的video設(shè)備，在中斷，輸入命令：

ls -ltrh /dev/video*

即可查詢到新接入的video設(shè)備。

但使用Python，C++使用攝像頭，區(qū)分不同的攝像頭時：

c++：

VideoCapture cap(0);

python：

cap = CV2.VideoCapture(0)

傳入?yún)?shù)0代表使用CSI攝像頭，傳入其它參數(shù)代表使用其它video序號對應(yīng)的USB攝像頭。
具體使用請參考《1.OpenCV開發(fā)環(huán)境搭建》的例程。

3 網(wǎng)絡(luò)攝像頭

除了使用CSI攝像頭，USB攝像頭外，還可以將手機變成一個IP攝像頭，具體方法如下：

在手機應(yīng)用市場中，搜索這款名為IP攝像頭的APP，圖標如下：

安裝好后，連接wifi，確保樹莓派和手機處在同一局域網(wǎng)內(nèi)，手機打開IP攝像頭軟件，同時點擊打開IP攝像頭服務(wù)器，即可將手機變成一個IP攝像頭。如下圖所示：

此時,在瀏覽器中打開該IP地址，輸入用戶名:admin，密碼:admin，即可瀏覽攝像頭畫面：

此時說明手機成為了一個IP攝像頭，此攝像頭可供OpenCV調(diào)用。

OpenCV調(diào)用IP攝像頭的源程序如下：

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 np

import CV2

def 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:

? ? ? ? ? ? break

if __name__ == '__main__':

? ? print(__doc__)

? ? main()

? ? # Release resource

? ? CV2.destroyAllWindows()

運行效果如下圖所示：

3.2 C++

相應(yīng)地，C++程序讀取網(wǎng)絡(luò)攝像頭的程序如下：

#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;

}

運行效果如下圖所示：