树莓派OpenCV系列教程2：摄像头的基本使用
PS: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:
相关官方文档链接：https://picamera.readthedocs.io/en/release-1.13/index.html
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 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)
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 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);
python：
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 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()
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;
}
运行效果如下图所示：
