搭配 OpenCV 實作電腦攝影機
這篇教學會將 PyQt6 結合 OpenCV 讀取攝影鏡頭的功能，實作一個能讀取電腦鏡頭的攝影機功能。
快速導覽：
因為 Google Colab 不支援 PyQt6，所以請使用本機環境 ( 參考：使用 Python 虛擬環境 ) 或使用 Anaconda Jupyter 進行實作 ( 參考：使用 Anaconda )。
所需技術
要實作這個範例，必須要先具備基礎的 OpenCV 能力 ( 至少要安裝 OpenCV ) 以及了解什麼是 threading 多執行緒，可以透過下列文章了解相關知識：
結合 OpenCV 讀取攝影機畫面
載入對應的函式庫與模組，就能將 OpenCV 與 PyQt6 的程式整合，詳細解說在程式碼的註解中，下方列出一些重點：
- 因為 PyQt6 的視窗本身是「迴圈」，所以需要使用 threading 將 OpenCV 讀取影像的功能，放在另外的執行緒執行。
- OpenCV 讀取的影像色彩為 BGR，必須先轉換成 RGB，再使用 PyQt6 的 QImage 讀取，才能在視窗中正常顯示。
from PyQt6 import QtWidgets
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
import sys, cv2, threading
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
Form = QtWidgets.QWidget()
Form.setWindowTitle('oxxo.studio')
Form.resize(300, 200)
label = QtWidgets.QLabel(Form) # 建立 QLabel
label.setGeometry(0,0,300,200) # 設定 QLabel 大小和視窗相同
def opencv():
cap = cv2.VideoCapture(0) # 設定攝影機鏡頭
if not cap.isOpened():
print("Cannot open camera")
exit()
while True:
ret, frame = cap.read() # 讀取攝影機畫面
if not ret:
print("Cannot receive frame")
break
frame = cv2.resize(frame, (300, 200)) # 改變尺寸和視窗相同
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB) # 轉換成 RGB
height, width, channel = frame.shape # 讀取尺寸和 channel數量
bytesPerline = channel * width # 設定 bytesPerline ( 轉換使用 )
# 轉換影像為 QImage，讓 PyQt6 可以讀取
img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.Format.Format_RGB888)
label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img)) # QLabel 顯示影像
video = threading.Thread(target=opencv)
video.start()
Form.show()
sys.exit(app.exec())
class 寫法：
from PyQt6 import QtWidgets
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
import sys, cv2, threading, random
class MyWidget(QtWidgets.QWidget):
def __init__(self):
super().__init__()
self.setWindowTitle('oxxo.studio')
self.resize(300, 200)
self.setUpdatesEnabled(True)
self.ui()
def ui(self):
self.label = QtWidgets.QLabel(self) # 建立 QLabel
self.label.setGeometry(0,0,300,200) # 設定 QLabel 大小和視窗相同
def opencv(self):
cap = cv2.VideoCapture(0) # 設定攝影機鏡頭
if not cap.isOpened():
print("Cannot open camera")
exit()
while True:
ret, frame = cap.read() # 讀取攝影機畫面
if not ret:
print("Cannot receive frame")
break
frame = cv2.resize(frame, (300, 200)) # 改變尺寸和視窗相同
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB) # 轉換成 RGB
height, width, channel = frame.shape # 讀取尺寸和 channel數量
bytesPerline = channel * width # 設定 bytesPerline ( 轉換使用 )
# 轉換影像為 QImage，讓 PyQt6 可以讀取
img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.Format.Format_RGB888)
self.label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img)) # QLabel 顯示影像
if __name__ == '__main__':
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
Form = MyWidget()
video = threading.Thread(target=Form.opencv)
video.start()
Form.show()
sys.exit(app.exec())
影片適應視窗縮放
如果要讓攝影機拍攝影片的尺寸可以隨著視窗縮放，就需要搭配視窗縮放的事件 ( 參考「視窗事件」 )，透過兩個全域變數紀錄視窗長寬，就能在改變視窗尺寸時，影片的尺寸也隨之變化。
from PyQt6 import QtWidgets
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
import sys, cv2, threading
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
window_w, window_h = 300, 200 # 定義預設長寬尺寸
Form = QtWidgets.QWidget()
Form.setWindowTitle('oxxo.studio')
Form.resize(window_w, window_h) # 使用變數
def windowResize(self):
global window_w, window_h # 定義使用全域變數
window_w = Form.width() # 讀取視窗寬度
window_h = Form.height() # 讀取視窗高度
label.setGeometry(0,0,window_w,window_h) # 設定 QLabel 長寬
Form.resizeEvent = windowResize # 定義視窗尺寸改變時的要執行的函式
label = QtWidgets.QLabel(Form)
label.setGeometry(0,0,window_w,window_h) # 使用變數
def opencv():
global window_w, window_h # 定義使用全域變數
cap = cv2.VideoCapture(0)
if not cap.isOpened():
print("Cannot open camera")
exit()
while True:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
print("Cannot receive frame")
break
frame = cv2.resize(frame, (window_w, window_h)) # 使用變數
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
height, width, channel = frame.shape
bytesPerline = channel * width
img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.Format.Format_RGB888)
label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img))
video = threading.Thread(target=opencv)
video.start()
Form.show()
sys.exit(app.exec())
class 寫法：
from PyQt6 import QtWidgets
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
import sys, cv2, threading, random
class MyWidget(QtWidgets.QWidget):
def __init__(self):
super().__init__()
self.setWindowTitle('oxxo.studio')
self.resize(300, 200)
self.setUpdatesEnabled(True)
self.window_w, self.window_h = 300, 200 # 定義預設長寬尺寸
self.ui()
def ui(self):
self.label = QtWidgets.QLabel(self)
self.label.setGeometry(0,0,self.window_w,self.window_h) # 使用變數
def resizeEvent(self, event):
self.window_w = Form.width() # 讀取視窗寬度
self.window_h = Form.height() # 讀取視窗高度
self.label.setGeometry(0,0,self.window_w,self.window_h) # 設定 QLabel 長寬
def opencv(self):
cap = cv2.VideoCapture(0)
if not cap.isOpened():
print("Cannot open camera")
exit()
while True:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
print("Cannot receive frame")
break
frame = cv2.resize(frame, (self.window_w, self.window_h)) # 使用變數
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
height, width, channel = frame.shape
bytesPerline = channel * width
img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.Format.Format_RGB888)
self.label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img))
if __name__ == '__main__':
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
Form = MyWidget()
video = threading.Thread(target=Form.opencv)
video.start()
Form.show()
sys.exit(app.exec())
關閉視窗時，結束 OpenCV 程式
實作過程中可能會發現，當視窗關閉時，OpenCV 的程式仍然會繼續運作 ( 因為兩個分處在不同的執行緒 )，如果要讓視窗關閉時也結束 OpenCV，就必須額外偵測視窗關閉事件，下方的程式執行後，當視窗關閉事件發生，會改變 ocv 全域變數的值，透過 ocv 全域變數，就能同時停止 OpenCV 程式的迴圈。
from PyQt6 import QtWidgets
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
import sys, cv2, threading
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
window_w, window_h = 300, 200
Form = QtWidgets.QWidget()
Form.setWindowTitle('oxxo.studio')
Form.resize(window_w, window_h)
def windowResize(self):
global window_w, window_h
window_w = Form.width()
window_h = Form.height()
label.setGeometry(0,0,window_w,window_h)
Form.resizeEvent = windowResize
ocv = True # 一開始設定為 True
def closeOpenCV(self):
global ocv
ocv = False # 關閉視窗時設定為 False
Form.closeEvent = closeOpenCV # 關閉視窗事件發生時，執行 closeOpenCV 函式
label = QtWidgets.QLabel(Form)
label.setGeometry(0,0,window_w,window_h)
def opencv():
global window_w, window_h, ocv
cap = cv2.VideoCapture(0)
if not cap.isOpened():
print("Cannot open camera")
exit()
# while 迴圈改為 ocv
while ocv:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
print("Cannot receive frame")
break
frame = cv2.resize(frame, (window_w, window_h))
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
height, width, channel = frame.shape
bytesPerline = channel * width
img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.Format_RGB888)
label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img))
video = threading.Thread(target=opencv)
video.start()
Form.show()
sys.exit(app.exec())
class 寫法：
from PyQt6 import QtWidgets
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
import sys, cv2, threading, random
class MyWidget(QtWidgets.QWidget):
def __init__(self):
super().__init__()
self.setWindowTitle('oxxo.studio')
self.resize(300, 200)
self.setUpdatesEnabled(True)
self.window_w, self.window_h = 300, 200 # 定義預設長寬尺寸
self.ocv = True
self.ui()
def ui(self):
self.label = QtWidgets.QLabel(self)
self.label.setGeometry(0,0,self.window_w,self.window_h) # 使用變數
def resizeEvent(self, event):
self.window_w = Form.width() # 讀取視窗寬度
self.window_h = Form.height() # 讀取視窗高度
self.label.setGeometry(0,0,self.window_w,self.window_h) # 設定 QLabel 長寬
def closeEvent(self, event):
self.ocv = False # 關閉視窗時設定為 False
def opencv(self):
cap = cv2.VideoCapture(0)
if not cap.isOpened():
print("Cannot open camera")
exit()
while self.ocv:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
print("Cannot receive frame")
break
frame = cv2.resize(frame, (self.window_w, self.window_h)) # 使用變數
frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
height, width, channel = frame.shape
bytesPerline = channel * width
img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.Format.Format_RGB888)
self.label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img))
if __name__ == '__main__':
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
Form = MyWidget()
video = threading.Thread(target=Form.opencv)
video.start()
Form.show()
sys.exit(app.exec())
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