AI視覺算法中的OpenCV API （二）

視頻寫入 (FourCC,?VideoWriter)?

1.?VideoWriter_fourcc?- 視頻編碼器四字符代碼

# OpenCV 3.x, 4.x
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('M','J','P','G')fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'H264')fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'MJPG')
  • ?FourCC?： 代表 ?Four ?Character ?Code，是一個4字節的代碼，用于指定視頻流的編碼格式（Codec）?。它決定了視頻數據如何被壓縮。
  • 定義一個視頻編碼器（Codec）。視頻編碼器負責將連續的圖像幀壓縮成視頻流，顯著減小文件大小。

常用 FourCC 代碼

  • Video Codecs by FOURCC - fourcc.org
  • ?**'XVID'?： MPEG-4 編碼器。兼容性好，文件大小適中，是最常用**的選擇之一。
  • ?**'MJPG'**?： Motion-JPEG 編碼器。質量高，但文件非常大。
  • ?**'H264'?： H.264/AVC 編碼器。壓縮效率極高（文件小），質量好。?需要系統安裝 H.264 編碼器支持**?（如 Windows 上的 OpenH264 或 x264）。
  • ?**'MP4V'**?： MPEG-4 視頻編碼器。常用于?.mp4?文件。
  • ?**'AVC1'**?： 另一種表示 H.264 的方式。
  • ?**'DIVX'**?： DivX 編碼器（基于 MPEG-4）。

常用 FourCC 代碼與推薦的文件擴展名對應表

  • 文件擴展名?： 如?.avi,?.mp4,?.mov，用于指定容器格式（Container）?。容器是一個“包裝盒”，里面可以存放由特定編碼器壓縮的視頻流、音頻流、字幕等信息。
  • ?關鍵點在于：FourCC 編碼器和文件擴展名容器之間并沒有嚴格的、一對一的強制綁定關系，但存在廣泛認可和兼容的“最佳實踐”組合。?
  • 選擇一個不常見的組合（例如，在?.mp4?文件里使用?XVID?編碼）可能會導致某些播放器無法識別或播放。
FourCC 代碼推薦文件擴展名說明與常見用途
?**'XVID'**?.avi?最常用、兼容性最好的組合之一。XVID 是一個開源的 MPEG-4 視頻編碼器，生成的?.avi?文件可以在絕大多數設備和播放器上播放。文件大小和質量平衡得很好。
?**'MJPG'**?.aviMotion-JPEG 編碼，將每一幀都壓縮為一張 JPEG 圖片。?視頻質量很高，但文件體積非常大。常用于對質量要求極高且不介意文件大小的場景。
?**'H264'**?.mp4H.264/AVC 編碼，?當今最流行的編碼標準。壓縮效率極高（在相同質量下文件更小）。?注意?：OpenCV 可能需要系統安裝額外的開源庫（如 OpenH264 或 x264）才能使用此編碼器。
?**'AVC1'**?.mp4本質上是 H.264 編碼的另一種表示方法。行為與?'H264'?類似。
?**'MP4V'**?.mp4代表 MPEG-4 視頻（Part 2），與 H.264（Part 10）不同。壓縮效率通常不如 H.264，但兼容性可能更好。
?**'DIVX'**?.aviDivX 編碼器（也是基于 MPEG-4）。曾非常流行，現在多用于歷史遺留項目。
?**'FMP4'**?.mp4FFmpeg 的 MPEG-4 編碼器。如果你的 OpenCV 編譯時包含了 FFmpeg 支持，可能會用到。
?**'PIM1'**?.aviMPEG-1 編碼。非常老的格式，文件大，質量一般，現較少使用。
?**'X264'**?.mp4特指使用 x264 庫（一個優秀的開源 H.264 編碼器實現）。這通常需要從源碼自定義編譯 OpenCV 才能直接使用。

?選擇建議?：

  • ?為了最大兼容性?：使用 ?**'XVID'? + ?.avi**。這是 OpenCV 中最可靠、問題最少的輸出組合，幾乎總能成功。
  • ?為了更小的文件?：使用 ?**'H264'? 或'AVC1'?+ ?.mp4**。這是目前網絡傳輸和存儲的標準格式。但需要確保你的 OpenCV 環境支持它（否則會寫入失敗或生成空文件）。
  • 高質量，不介意文件大小：'MJPG' +??.avi**。

最重要的步驟?：

在編寫代碼時，始終檢查?VideoWriter?對象是否通過?isOpened()?方法成功打開。如果首選的高效編碼器（如 H.264）不可用，則回退到兼容性更好的編碼器（如 XVID）。這是一種良好的編程實踐，可以增強代碼的健壯性。

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'H264')
out = cv2.VideoWriter('test.mp4', fourcc, 20.0, (640, 480))
if not out.isOpened():print("錯誤：無法使用 H264 編碼器！將回退到 XVID。")fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')out = cv2.VideoWriter('test.avi', fourcc, 20.0, (640, 480))

2.?VideoWriter?- 視頻寫入器

  • 創建一個對象，用于將連續的圖像幀寫入視頻文件。
out = cv2.VideoWriter(filename, fourcc, fps, frame_size[, isColor])

語法：

  • filename： 要保存的視頻文件路徑（包括擴展名，如?'output.avi'?或?'result.mp4'）。
  • fourcc： 由?VideoWriter_fourcc?創建的編碼器對象。
  • fps： 視頻的幀率（每秒幀數）。應與輸入源（如攝像頭或視頻文件）的幀率匹配或根據需求設定。
  • frame_size： 視頻幀的尺寸，以元組形式表示?(width, height)。?必須與你要寫入的每一幀圖像的尺寸完全一致！??
  • isColor?(可選)： 指定是否為彩色視頻。默認為?True。如果寫入灰度幀，設為?False?可能更高效。

?核心方法?：

  • ?**out.write(frame)**?： 將一幀圖像（frame，一個 NumPy 數組）寫入視頻文件。這是循環中最常用的方法。
  • ?**out.release()?： ?非常重要！?**? 在完成所有幀的寫入后，必須調用此方法來正確關閉視頻文件，釋放資源并確保文件完整可播。忘記調用會導致視頻文件損壞或無法播放。

3. 完整工作流程示例

import cv2# 1. 打開攝像頭 (輸入源)
cap = cv2.VideoCapture(0)  # 0 表示默認攝像頭# 2. 獲取攝像頭參數 (用于設置VideoWriter)
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)  # 獲取攝像頭幀率
# 如果攝像頭返回0，設置一個合理的幀率 (如20)
if fps <= 0:fps = 20.0
width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))  # 獲取幀寬度
height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))  # 獲取幀高度
frame_size = (width, height)# 3. 定義視頻編碼器 (FourCC) 和創建 VideoWriter 對象 (輸出)
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')  # 使用XVID編碼器, 注意 '*' 解包
# 創建輸出文件 'output.avi'
out = cv2.VideoWriter('output.avi', fourcc, fps, frame_size)# 4. 循環處理每一幀
while cap.isOpened():# 讀取一幀ret, frame = cap.read()if not ret:print("無法從攝像頭讀取幀！")break# 例如：將幀轉換為灰度圖 (實際項目中替換為你的AI模型推理)processed_frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)# 5. 將處理后的幀寫入輸出視頻文件out.write(processed_frame)  # 寫入處理后的幀# 6. (可選) 在本地顯示結果cv2.imshow('Processed Video', processed_frame)# 按 'q' 鍵退出if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break# 7. 釋放資源 (非常重要！)
cap.release()  # 釋放攝像頭
out.release()  # 釋放VideoWriter，確保文件正確關閉
cv2.destroyAllWindows()  # 關閉所有窗口
print("視頻已保存為 'output.avi'")

4.詳解?cv2.waitKey(1)：圖像刷新與鍵盤輸入的完美結合

  • cv2.waitKey(1)?是 OpenCV 圖像處理中一個看似簡單但極其重要的函數，它在實時應用中扮演著關鍵角色。
  • 函數原型：
  • retval = cv2.waitKey([, delay])
  • 參數：
  • delay: 等待鍵盤事件的時間（以毫秒為單位）。默認值為0。
  • 返回值：
  • retval: 返回按下的鍵的ASCII碼值。如果沒有按鍵被按下，則返回-1。

4.1 ?圖像窗口刷新機制?

  • cv2.waitKey()?是 OpenCV 窗口系統的事件處理核心
  • 調用此函數會強制刷新所有通過?cv2.imshow()?顯示的窗口?
  • 沒有這個調用，窗口會顯示為灰色或顯示舊內容，無法更新為最新圖像幀

4.2???鍵盤事件檢測?

  • 函數會檢測并返回最近按下的按鍵的 ASCII 碼值?
  • 參數?1?表示等待時間為 ?1 毫秒，這是一個非阻塞式等待
  • 在等待期間，它會檢查是否有按鍵事件發生

4.3?waitKey(0)?- 無限等待

  • 程序會暫停，直到用戶按下任意鍵
  • 常用于靜態圖像顯示場景
  • 示例：顯示一張圖片后等待用戶按鍵關閉窗口

4.4?waitKey(1)?- 短時等待（推薦用于實時應用）

  • 等待 ?1 毫秒后繼續執行
  • 在等待期間檢查按鍵事件
  • 保持程序流暢運行的同時響應按鍵
  • ?最佳實踐?：在視頻處理循環中使用

4.4??waitKey(25)?- 控制幀率

  • 等待 25 毫秒 ≈ 40 FPS (1000ms/25ms)
  • 可用于控制視頻播放速度

4.5?& 0xFF

  • waitKey()?返回的是 ?32 位整數?
  • 在 64 位系統上，高位可能包含無關數據
  • & 0xFF?操作只保留最低的 8 位（一個字節）
  • 確保我們只獲取有效的 ASCII 碼值

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