OpenCV 视频处理入门教程

OpenCV 视频处理入门教程

目录

• 一、学习目标
• 二、环境准备
• 三、核心概念
• 四、从摄像头读取视频
• 五、读取本地视频文件
• 六、保存视频到本地
• 七、常用属性读取与设置
• 八、完整项目示例：摄像头灰度显示并保存
• 九、常见问题
• 十、总结

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一、学习目标

学习完本文后，你应该能够掌握：

1. 使用 cv2.VideoCapture() 打开摄像头或视频文件。
2. 使用 cap.read() 一帧一帧读取视频。
3. 使用 cv2.imshow() 显示视频画面。
4. 使用 cv2.waitKey() 控制播放速度和退出逻辑。
5. 使用 cv2.VideoWriter() 保存处理后的视频。
6. 理解 FPS、帧、分辨率、FourCC 编码器等基础概念。

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二、环境准备

1. 安装 OpenCV

pip install opencv-python

如果你不需要 GUI 显示窗口，只在服务器上处理视频，可以安装：

pip install opencv-python-headless

不过本文会用到 cv2.imshow()，所以建议安装：

pip install opencv-python

2. 验证安装

import cv2

print(cv2.__version__)

如果可以正常输出版本号，说明安装成功。

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三、核心概念

1. 视频是什么？

视频本质上是一系列连续图片。

每一张图片叫做一帧：

video = frame1 + frame2 + frame3 + ... + frameN

OpenCV 处理视频时，也是按帧读取：

打开视频源 -> 读取一帧 -> 处理一帧 -> 显示/保存 -> 继续下一帧

2. VideoCapture

cv2.VideoCapture() 用来打开视频源。

视频源可以是：

cv2.VideoCapture(0)              # 打开默认摄像头
cv2.VideoCapture(1)              # 打开第二个摄像头
cv2.VideoCapture("test.mp4")     # 打开本地视频文件

参数说明：

参数	含义
0	默认摄像头
1	第二个摄像头
"xxx.mp4"	本地视频文件路径
"rtsp://..."	网络摄像头或视频流地址

3. cap.read()

cap.read() 用来读取一帧画面。

返回两个值：

ret, frame = cap.read()

返回值	含义
ret	是否读取成功，成功为 True，失败为 False
frame	当前帧图像，本质是一个 NumPy 数组

4. imshow

cv2.imshow() 用来显示图像或视频帧。

cv2.imshow("frame", frame)

参数说明：

参数	含义
"frame"	窗口名称
frame	要显示的图像

5. waitKey

cv2.waitKey() 用来等待键盘输入，同时也负责刷新 OpenCV 窗口。

cv2.waitKey(1)

常见用法：

写法	含义
cv2.waitKey(0)	一直等待按键
cv2.waitKey(1)	等待 1 毫秒，适合实时摄像头
cv2.waitKey(25)	等待 25 毫秒，适合普通视频播放

"等待"的本质是控制每一帧显示多久。

判断是否按下 q：

if cv2.waitKey(1) == ord("q"):
    break

6. VideoWriter

cv2.VideoWriter() 用来保存视频。

out = cv2.VideoWriter("output.avi", fourcc, fps, (width, height))

参数说明：

参数	含义
"output.avi"	输出视频文件名
fourcc	视频编码格式
fps	每秒帧数
(width, height)	视频尺寸

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四、从摄像头读取视频

1. 基础示例

import cv2

# 打开默认摄像头
cap = cv2.VideoCapture(0)

# 判断摄像头是否打开成功
if not cap.isOpened():
    print("Cannot open camera")
    exit()

while True:
    # 读取一帧
    ret, frame = cap.read()

    # 如果读取失败，退出循环
    if not ret:
        print("Can't receive frame. Exiting ...")
        break

    # 显示画面
    cv2.imshow("Camera", frame)

    # 按 q 退出
    if cv2.waitKey(1) == ord("q"):
        break

# 释放资源
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

2. 代码解释

cap = cv2.VideoCapture(0)

打开默认摄像头。

if not cap.isOpened():

判断摄像头是否打开成功。

ret, frame = cap.read()

读取摄像头的一帧画面。

cv2.imshow("Camera", frame)

显示当前帧。

if cv2.waitKey(1) == ord("q"):

如果按下 q，退出程序。

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

释放摄像头资源，关闭所有 OpenCV 窗口。

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五、读取本地视频文件

1. 基础示例

import cv2

video_path = "test.mp4"

cap = cv2.VideoCapture(video_path)

if not cap.isOpened():
    print("Cannot open video file")
    exit()

while cap.isOpened():
    ret, frame = cap.read()

    if not ret:
        print("Video finished or frame read failed.")
        break

    cv2.imshow("Video", frame)

    # 数值越小播放越快，数值越大播放越慢
    if cv2.waitKey(25) == ord("q"):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

2. 摄像头和视频文件的区别

视频源	写法	特点
摄像头	cv2.VideoCapture(0)	实时读取
本地视频	cv2.VideoCapture("test.mp4")	从文件逐帧读取

3. waitKey 对播放速度的影响

cv2.waitKey(1)

等待时间短，播放更快。

cv2.waitKey(25)

等待时间较长，播放速度更接近普通视频。

如果视频是 25 FPS，可以近似理解为：

每帧等待 40 ms 左右

因为：

1000 ms / 25 FPS = 40 ms

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六、保存视频到本地

1. 保存摄像头视频

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

if not cap.isOpened():
    print("Cannot open camera")
    exit()

# 获取摄像头分辨率
width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
fps = 20.0

# 设置视频编码器
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"XVID")

# 创建 VideoWriter 对象
out = cv2.VideoWriter("output.avi", fourcc, fps, (width, height))

while cap.isOpened():
    ret, frame = cap.read()

    if not ret:
        print("Can't receive frame. Exiting ...")
        break

    # 写入视频
    out.write(frame)

    # 显示画面
    cv2.imshow("Recording", frame)

    if cv2.waitKey(1) == ord("q"):
        break

cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()

2. FourCC 是什么？

FourCC 是视频编码格式的四字符代码。

常见编码：

FourCC	常见扩展名	说明
XVID	.avi	兼容性较好
MJPG	.avi	文件较大，但兼容性好
mp4v	.mp4	常用于 mp4
X264	.mkv / .mp4	压缩率高，但环境依赖更多

示例：

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"XVID")

等价于：

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc("X", "V", "I", "D")

3. 保存灰度视频

如果你要保存灰度视频，需要注意 isColor=False。

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"XVID")
out = cv2.VideoWriter("gray_output.avi", fourcc, 20.0, (width, height), isColor=False)

while cap.isOpened():
    ret, frame = cap.read()

    if not ret:
        break

    gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    out.write(gray)
    cv2.imshow("Gray", gray)

    if cv2.waitKey(1) == ord("q"):
        break

cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()

注意：

保存彩色视频：isColor=True，写入 BGR 三通道图像
保存灰度视频：isColor=False，写入单通道灰度图像

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七、常用属性读取与设置

1. 获取视频属性

import cv2

cap = cv2.VideoCapture("test.mp4")

width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
frame_count = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))

print("width:", width)
print("height:", height)
print("fps:", fps)
print("frame_count:", frame_count)

cap.release()

常用属性：

属性	含义
cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH	视频宽度
cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT	视频高度
cv2.CAP_PROP_FPS	视频 FPS
cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT	视频总帧数
cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES	当前帧位置
cv2.CAP_PROP_POS_MSEC	当前播放时间，单位毫秒

2. 设置摄像头分辨率

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480)

while True:
    ret, frame = cap.read()

    if not ret:
        break

    cv2.imshow("Camera", frame)

    if cv2.waitKey(1) == ord("q"):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

注意：

并不是所有摄像头都支持任意分辨率。
set() 返回成功，不代表摄像头一定按该分辨率输出。
最好设置后再用 get() 读取确认。

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八、完整项目示例：摄像头灰度显示并保存

这个示例实现：

打开摄像头
读取实时画面
转灰度
显示灰度画面
保存为 gray_camera.avi
按 q 退出

完整代码：

import cv2


def main():
    cap = cv2.VideoCapture(0)

    if not cap.isOpened():
        print("Cannot open camera")
        return

    width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
    height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
    fps = 20.0

    fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"XVID")
    writer = cv2.VideoWriter(
        "gray_camera.avi",
        fourcc,
        fps,
        (width, height),
        isColor=False
    )

    if not writer.isOpened():
        print("Cannot open video writer")
        cap.release()
        return

    while True:
        ret, frame = cap.read()

        if not ret:
            print("Cannot receive frame")
            break

        gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

        writer.write(gray)
        cv2.imshow("Gray Camera", gray)

        if cv2.waitKey(1) == ord("q"):
            break

    cap.release()
    writer.release()
    cv2.destroyAllWindows()


if __name__ == "__main__":
    main()

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九、常见问题

1. 摄像头打不开

可能原因：

摄像头被其他软件占用
设备编号不对
系统没有摄像头权限
Linux 上摄像头设备权限不足

解决方式：

cap = cv2.VideoCapture(0)

可以尝试：

cap = cv2.VideoCapture(1)

Windows 上也可以尝试：

cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)

2. 视频播放太快或太慢

调整：

cv2.waitKey(25)

数值越小，播放越快；数值越大，播放越慢。

3. 保存的视频打不开

重点检查：

编码器 FourCC 和文件后缀是否匹配
写入帧尺寸是否和 VideoWriter 初始化尺寸一致
是否调用 out.release()

推荐组合：

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"XVID")
out = cv2.VideoWriter("output.avi", fourcc, 20.0, (640, 480))

或者：

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"mp4v")
out = cv2.VideoWriter("output.mp4", fourcc, 20.0, (640, 480))

4. imshow 没有窗口

如果你使用的是：

opencv-python-headless

它不支持 GUI 显示窗口。

需要安装：

pip uninstall opencv-python-headless
pip install opencv-python

如果你在 Linux 服务器无桌面环境中运行，也无法正常弹出窗口，可以改为保存图片或视频文件。

5. 为什么 OpenCV 读取的颜色怪怪的？

OpenCV 默认读取图片和视频帧是：

BGR

不是常见的：

RGB

如果要转 RGB：

rgb = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)

如果要转灰度：

gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

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十、总结

OpenCV-Python 处理视频的核心流程非常固定：

创建 VideoCapture
-> 判断是否打开成功
-> 循环读取 frame
-> 对 frame 做处理
-> imshow 显示
-> waitKey 控制退出和播放速度
-> release 释放资源