一、爲什麼選擇OpenCV和Python？¶
OpenCV是一個開源的計算機視覺庫，能幫助我們處理圖像和視頻。Python語法簡潔易懂，適合初學者上手，而且OpenCV有專門的Python接口（opencv-python），安裝和使用都很方便。通過Python+OpenCV，我們可以輕鬆實現攝像頭即時捕獲、圖像顯示、簡單圖像處理等功能。
二、安裝環境準備¶
-
安裝Python：
確保你的電腦已安裝Python（推薦3.6及以上版本），可從Python官網下載安裝。 -
安裝OpenCV：
打開命令行工具（Windows：cmd；Mac/Linux：終端），執行以下命令安裝OpenCV的Python庫：
pip install opencv-python
（如果安裝失敗，可能是缺少依賴庫，可先安裝numpy：pip install numpy，再重新安裝OpenCV）
三、攝像頭即時捕獲與顯示的基本流程¶
要實現攝像頭即時顯示，核心步驟是：
1. 打開攝像頭：創建一個“攝像頭捕獲對象”，與硬件設備建立連接。
2. 循環讀取幀：持續從攝像頭讀取圖像數據（每一幀）。
3. 顯示圖像：將每一幀圖像顯示在窗口中。
4. 釋放資源：關閉窗口並釋放攝像頭設備。
四、完整代碼示例與分步解釋¶
下面是實現攝像頭即時顯示的完整代碼，我們逐行拆解：
# 1. 導入OpenCV庫（Python中簡寫爲cv2）
import cv2
# 2. 創建攝像頭對象，參數0表示默認攝像頭（若有多個攝像頭可嘗試1、2等）
cap = cv2.VideoCapture(0)
# 3. 循環捕獲圖像（True表示無限循環，直到按q鍵退出）
while True:
# 4. 讀取攝像頭幀：ret是布爾值（是否讀取成功），frame是圖像數據
ret, frame = cap.read()
# 檢查攝像頭是否正常打開（ret爲False時表示讀取失敗）
if not ret:
print("無法獲取攝像頭幀！請檢查設備連接或權限。")
break # 退出循環，避免死循環
# 5. 顯示圖像：窗口名稱爲"Camera"，顯示當前幀數據
cv2.imshow("Camera", frame)
# 6. 等待按鍵輸入：參數1表示等待1毫秒，獲取按鍵值（若按q鍵則退出）
key = cv2.waitKey(1)
if key & 0xFF == ord('q'): # 按q鍵退出
break
# 7. 釋放資源：關閉攝像頭和所有窗口
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
五、代碼關鍵部分解釋¶
-
cv2.VideoCapture(0)：
VideoCapture是OpenCV中用於捕獲視頻/攝像頭的類，參數0代表“默認攝像頭”（通常是筆記本自帶攝像頭）。若連接了外接攝像頭，可嘗試參數1或2。 -
cap.read()：
讀取攝像頭的一幀圖像，返回兩個值： ret：True表示讀取成功，False表示攝像頭未連接或設備異常。-
frame：圖像數據，是一個三維數組（寬度×高度×RGB/BGR通道）。 -
cv2.imshow("Camera", frame)：
在名爲“Camera”的窗口中顯示圖像frame。窗口名稱可自定義（如“我的攝像頭”），但建議名稱簡潔。 -
cv2.waitKey(1)：
等待1毫秒，讓窗口能即時刷新。若參數爲0，則窗口會卡死；1表示非阻塞，同時可通過按鍵控制程序（如按q退出）。 -
cap.release()與cv2.destroyAllWindows()：
釋放攝像頭資源，關閉所有顯示窗口，避免資源佔用。
六、常見問題與解決方法¶
-
安裝失敗：
- 若提示“找不到opencv-python”，先確保pip是最新版：pip install --upgrade pip，再重新安裝。
- 若系統缺少編譯依賴（如Ubuntu/Linux），可執行：sudo apt-get install python3-dev python3-pip，再安裝OpenCV。 -
攝像頭無法打開：
- 檢查攝像頭是否被其他程序佔用（如系統自帶的攝像頭應用）。
- 嘗試更換參數（如cap = cv2.VideoCapture(1)），確認是否有多個攝像頭設備。
- 權限問題：Linux/Mac系統可能需要權限，執行代碼時加sudo（如sudo python3 demo.py）。 -
窗口一閃而過：
- 忘記在imshow後加cv2.waitKey(1)，導致窗口刷新頻率過快，需確保有等待時間。
七、擴展練習（可選）¶
嘗試修改代碼，實現以下功能：
1. 灰度顯示：將彩色圖像轉爲黑白（gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)）。
2. 翻轉圖像：水平翻轉圖像（flipped = cv2.flip(frame, 1)，1表示水平翻轉）。
3. 保存圖像：按s鍵保存當前幀（cv2.imwrite("saved_image.jpg", frame)）。
總結¶
通過以上步驟，你已經可以用Python和OpenCV實現攝像頭即時捕獲與顯示。核心邏輯是：打開攝像頭→循環讀取幀→顯示幀→釋放資源。掌握這個基礎流程後，後續可以嘗試更復雜的圖像處理，如人臉識別、物體檢測等！