Lekce 2 - Práce s videem v Pythonu a kreslení a psaní do obrázků

V předchozí lekci, Úvod do analýzy obrazu a videa v Pythonu, jsme si představili knihovny OpenCV, PIL, numpy a matplotlib.

V dnešním Python tutoriálu si ukážeme jak načíst, zobrazit a uložit video ve formátu MP4. Naučíme se také kreslit tvary na obrázky a psát do nich text.

Nejdříve si musíme sehnat nějaké ukázkové video, s kterým budeme pracovat. Pro potřeby kurzu jsem použil video níže. Pokud chcete, můžete použít samozřejmě i nějaké vlastní.

Soubor s videem si uložte jako video.mp4 do složky s dnešním projektem.

Načtení videa

V první ukázce si video načteme, snímek po snímku zmenšíme na velikost 640x480px a zobrazíme. Přehrávání zmenšeného videa se ukončí klávesou X:

import cv2

vc = cv2.VideoCapture("video.mp4")

while True:

    v_poradku, snimek = vc.read()
    snimek = cv2.resize(snimek, (640, 480))

    cv2.imshow("video", snimek)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("x"):
        break

vc.release()
cv2.destroyAllWindows()

Nejříve si video načteme pomocí cv2.VideoCapture(zdroj) a poté vytvoříme cyklus. V něm získáme snímek funkcí vc.read(), která vrací krom snímku booleanovskou hodnotu, zda byl snímek přečten v pořádku. Video má rozlišení 1280x720, to je moc a proto jej zmenšíme na rozlišení 640x480 funkcí cv2.resize(snimek, (velikost -> tuple). Nakonec přidáme podmínku zda uživatel stiskl klávesu X. Pokud ano, vyskočíme z cyklu a odpojíme zdroj videa pomocí vc.release() a všechna okna zavřeme funkcí cv2.destroyAllWindows().

Kdybychom chtěli snímat obraz z webkamery, použili bychom namísto názvu souboru parametr 0, záleží kolik bychom měli zařízení, např. jako cv2.VideoCapture(0):

import cv2

vc = cv2.VideoCapture("video.mp4")

while True:

    v_poradku, snimek = vc.read()

    if not v_poradku:
        vc.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, 0)
        continue

    snimek = cv2.resize(snimek, (640, 480))
    cv2.imshow("video", snimek)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("x"):
        break

vc.release()
cv2.destroyAllWindows()

Po skončení přehrávání naše aplikace zatím spadne s chybou.

Přehrávání videa ve smyčce

Pokud video skončí, dosavadní skript vyvolá error. Abychom tomuto předešli a video se mohlo přehrávat stále dokola, využijeme hodnotu v_poradku, kterou vrací funkce vc.read(). Pokud se snímek nepřečte v pořádku, nastavíme ukazatel na snímek 0 pomocí vc.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, 0) a video se přehraje znovu.

Zobrazení více snímků naráz a černobílý efekt

Nyní si zobrazíme 2 snímky naráz, ten druhý však bude šedý:

import cv2

vc = cv2.VideoCapture("video.mp4")

while True:

    v_poradku, snimek = vc.read()

    if not v_poradku:
        vc.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, 0)
        continue

    snimek = cv2.resize(snimek, (640, 480))
    snimek_gray = cv2.cvtColor(snimek, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    cv2.imshow("video", snimek)
    cv2.imshow("video_gray", snimek_gray)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("x"):
        break

vc.release()
cv2.destroyAllWindows()

Výsledek:

Uložení videa

Důležitou dovedností je bezesporu umět video uložit. Následuje ukázka kódu, která přesně toto dělá, s vysvětlením níže:

vc = cv2.VideoCapture("video.mp4")
codec = cv2.VideoWriter_fourcc(*"MP4V")
vw = cv2.VideoWriter("vytvorene_video.mp4", codec, 24, (640, 480))

while True:

    v_poradku, snimek = vc.read()

    if not v_poradku:
        break

    snimek = cv2.resize(snimek, (640, 480))
    vw.write(snimek)
    cv2.imshow("video", snimek)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("x"):
        break

vc.release()
vw.release()
cv2.destroyAllWindows()

Video si načteme a poté definujeme codec cv2.VideoWriter_fourcc(znak1, znak2, znak3, znak4). Jelikož funkce požaduje předat více znaků, používáme takzvanou starred expression, která nám řetězec rozseká na jednotlivé znaky. Nakonec vytvoříme VideoWriter, který bude zapisovat do souboru pomocí cv2.VideoWriter(soubor, codec, fps, velikost). Jednotlivé snímky uložíme funkcí vw.write(snimek) a po ukončení zápisu VideoWriter odpojíme funkcí vw.release().

Kreslení do videa

Na snímky videa můžeme samozřejmě kreslit. A to od čáry až po mnohoúhelník či vkládání textu na obrázek či video.

V ukázce budu používat opět obrázek níže, pokud však chcete používat vlastní, nic vám v tom nebrání. Také můžete upravovat přímo jednotlivé snímky videa.

Nejprve si jako vždy načteme náš obrázek a vykreslíme jej na obrazovku:

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread("letadlo.jpg")
cv2.imshow("obrazek", img)

Dále do něj vykreslíme čáru a počkáme na libovolnou klávesu:

cv2.line(img, (0, 0), (300, 550), (255, 255, 255), 10)

cv2.imshow("obrazek", img)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

Kreslíme jednoduchou bílou čáru pomocí funkce cv2.line(obrázek, počáteční pozice, konečná pozice, barva jako BGR, tloušťka).

Výsledek:

Výtečně, jako další si ukážeme čtverec:

cv2.rectangle(img, (50, 50), (300, 300), (150, 200, 0), -1)

Pro vykreslení čtverce používáme funkci cv2.rectangle(obrazek, pozice vlevo nahoře, pozice vpravo dole, barva, tloušťka). Všimněte si, že jsme použili tloušťku -1, to znamená, že se čtverec vyplní:

Jako další tvar si vykreslíme kruh:

cv2.circle(img, (250, 250), 90, (0,0,255), 8)

Pro vykreslení kruhu použijeme funkci cv2.circle(obrazek, střed, poloměr, barva, tloušťka).

Zkusme i vykrojenou elipsu:

cv2.ellipse(img, (1050, 400), (145, 50), 195, 0, 270, (0, 0, 255), -1)
cv2.circle(img,(985, 350), 5, (0, 255, 0), -1)

Pro vykreslení elipsy používáme funkci cv2.circle(obrazek, střed, velikost os, rotace, počáteční úhel, konečný úhel, barva, tloušťka).

A výsledek:

Posledním tvarem je mnohoúhelník neboli polygon:

pts = np.array([ [0, 0], [200, 500], [300, 300], [10, 50] ])
`cv2.polylines(img, [pts], True, (0, 255, 255), 3)`

Nejdříve si vytváříme numpy pole, kde jsou uloženy pozice jednotlivých bodů mnohoúhelníku pomocí np.array(list, datový typ - zde není nutné). Poté z těchto bodů vytvoříme samotný mnohoúhelník funkcí cv2.polylines(obrázek, [body], booleanovska hodnota - zda se má spojit první a poslední bod , barva, tloušťka).

Výsledný obrázek:

Tvary máme za sebou a nyní se podíváme na vkládání textu:

cv2.putText(img, "Python", (50, 250), cv2.FONT_ITALIC, 5, (224, 157, 33), 3, cv2.LINE_4)
cv2.putText(img, "na", (50, 400), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL, 5, (50, 201, 209), 3, cv2.LINE_8)
cv2.putText(img, "ITnetworku!", (50, 550), cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX, 5, (224, 157, 33), 3, cv2.LINE_AA)

Pro vložení textu do obrázku použijeme funkci cv2.putText(obrázek, text, pozice, font, velikost fontu, barva), tloušťka, typ linie/čáry). Opět si ukažme výsledný obrázek:

Bonus

Pokud vás kreslení opravdu zaujalo, zkuste si nakreslit domeček jedním tahem funkcí cv2.polylines(). Hotové řešení naleznete ke stažení v příloze článku spolu s dalšími zdrojovými kódy.

V další lekci, Práce s pixely a operace s obrázky v Pythonu, si ukážeme práci s jednotlivými pixely a aritmetické operace s obrázky v knihovně OpenCV v Pythonu.

 

Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.