范例 - 电脑摄影机

这篇教学会将 PyQt5 结合 OpenCV 读取摄影镜头的功能，实作一个能读取电脑镜头的摄影机功能。

快速导览：

• 所需技术
• 结合 OpenCV 读取摄影机画面
• 影片适应视窗缩放
• 关闭视窗时，结束 OpenCV 程序

• PyQt6 版本参考：PyQt6 教学 - 搭配 OpenCV 实作电脑摄影机
• 因为 Google Colab 不支援 PyQt5，所以请使用本机环境 ( 参考：使用 Python 虚拟环境 ) 或使用 Anaconda Jupyter 进行实作 ( 参考：使用 Anaconda )。

所需技术

要实作这个范例，必须要先具备基础的 OpenCV 能力 ( 至少要安装 OpenCV ) 以及了解什么是 threading 多执行绪，可以透过下列文章了解相关知识：

• OpenCV 函数库
• OpenCV 读取并播放影片
• threading 多执行绪处理

结合 OpenCV 读取摄影机画面

加载对应的函数库与模组，就能将 OpenCV 与 PyQt5 的程序整合，详细解说在程序码的注解中，下方列出一些重点：

• 因为 PyQt5 的视窗本身是“循环”，所以需要使用 threading 将 OpenCV 读取图像的功能，放在另外的执行绪执行。
• OpenCV 读取的图像色彩为 BGR，必须先转换成 RGB，再使用 PyQt5 的 QImage 读取，才能在视窗中正常显示。

from PyQt5 import QtWidgets
from PyQt5.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 PyQt5 可以讀取
        img = QImage(frame, width, height, bytesPerline, QImage.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_())

影片适应视窗缩放

如果要让摄影机拍摄影片的尺寸可以随着视窗缩放，就需要搭配视窗缩放的事件 ( 参考“视窗事件” )，透过两个全域变数纪录视窗长宽，就能在改变视窗尺寸时，影片的尺寸也随之变化。

from PyQt5 import QtWidgets
from PyQt5.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_RGB888)
        label.setPixmap(QPixmap.fromImage(img))

video = threading.Thread(target=opencv)
video.start()

Form.show()
sys.exit(app.exec_())

关闭视窗时，结束 OpenCV 程序

实作过程中可能会发现，当视窗关闭时，OpenCV 的程序仍然会继续运作 ( 因为两个分处在不同的执行绪 )，如果要让视窗关闭时也结束 OpenCV，就必须额外侦测视窗关闭事件，下方的程序执行后，当视窗关闭事件发生，会改变 ocv 全域变数的值，透过 ocv 全域变数，就能同时停止 OpenCV 程序的循环。

from PyQt5 import QtWidgets
from PyQt5.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_())

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