C++ 中如何使用VideoWriter写入视频

在计算机视觉和图像处理领域，视频处理是一个非常重要的任务。OpenCV 是一个广泛使用的开源计算机视觉库，提供了丰富的功能来处理图像和视频。在 OpenCV 中，VideoWriter 类用于将图像帧写入视频文件。本文将详细介绍如何在 C++ 中使用 VideoWriter 类来写入视频。

1. VideoWriter 类简介

VideoWriter 类是 OpenCV 中用于将图像帧写入视频文件的类。它允许你指定视频的编码格式、帧率、分辨率等参数，并将一系列图像帧写入到视频文件中。

1.1 VideoWriter 的构造函数

VideoWriter 类有多个构造函数，最常用的构造函数如下：

VideoWriter(const String& filename, int fourcc, double fps, Size frameSize, bool isColor = true);

• filename: 输出视频文件的路径。
• fourcc: 用于指定视频编码格式的四字符代码。常见的编码格式包括 MJPG、XVID、MP4V 等。
• fps: 视频的帧率（每秒帧数）。
• frameSize: 视频帧的分辨率（宽度和高度）。
• isColor: 指定视频是否为彩色视频。如果为 true，则写入彩色帧；如果为 false，则写入灰度帧。

1.2 常用的 FourCC 编码

FourCC 是一个四字符代码，用于指定视频编码格式。以下是一些常见的 FourCC 编码：

• MJPG: Motion-JPEG 编码。
• XVID: Xvid MPEG-4 编码。
• MP4V: MPEG-4 编码。
• DIVX: DivX 编码。

你可以使用 cv::VideoWriter::fourcc 函数来生成 FourCC 编码。例如：

int fourcc = cv::VideoWriter::fourcc('M', 'J', 'P', 'G');

2. 使用 VideoWriter 写入视频

下面我们将通过一个完整的示例来演示如何使用 VideoWriter 类将图像帧写入视频文件。

2.1 示例代码

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main() {
    // 创建一个 VideoCapture 对象，用于读取视频
    cv::VideoCapture capture(0); // 0 表示默认摄像头
    if (!capture.isOpened()) {
        std::cerr << "Error: Could not open camera." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 获取视频的帧率和分辨率
    double fps = capture.get(cv::CAP_PROP_FPS);
    int width = static_cast<int>(capture.get(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH));
    int height = static_cast<int>(capture.get(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT));

    // 定义输出视频文件
    std::string outputFile = "output.avi";
    int fourcc = cv::VideoWriter::fourcc('M', 'J', 'P', 'G'); // 使用 MJPG 编码
    cv::VideoWriter writer(outputFile, fourcc, fps, cv::Size(width, height), true);

    if (!writer.isOpened()) {
        std::cerr << "Error: Could not open the output video file for write." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 创建一个窗口用于显示视频
    cv::namedWindow("Video", cv::WINDOW_AUTOSIZE);

    while (true) {
        cv::Mat frame;
        capture >> frame; // 从摄像头读取一帧

        if (frame.empty()) {
            std::cerr << "Error: Could not read frame from camera." << std::endl;
            break;
        }

        // 显示当前帧
        cv::imshow("Video", frame);

        // 将当前帧写入视频文件
        writer << frame;

        // 按下 ESC 键退出
        if (cv::waitKey(30) == 27) {
            break;
        }
    }

    // 释放资源
    capture.release();
    writer.release();
    cv::destroyAllWindows();

    return 0;
}

2.2 代码解析

1. 创建 VideoCapture 对象: 我们使用 cv::VideoCapture 类来捕获摄像头的视频流。capture(0) 表示使用默认摄像头。如果摄像头无法打开，程序将输出错误信息并退出。

2. 获取视频的帧率和分辨率: 使用 capture.get() 方法获取视频的帧率和分辨率。这些参数将用于初始化 VideoWriter 对象。

3. 创建 VideoWriter 对象: 我们使用 cv::VideoWriter 类来创建一个视频写入对象。outputFile 是输出视频文件的路径，fourcc 是视频编码格式，fps 是帧率，cv::Size(width, height) 是视频帧的分辨率。

4. 读取并写入视频帧: 在一个循环中，我们不断从摄像头读取视频帧，并将其写入到输出视频文件中。同时，我们还使用 cv::imshow() 函数显示当前帧。

5. 退出条件: 当用户按下 ESC 键时，程序将退出循环并释放资源。

6. 释放资源: 在程序结束时，我们释放 VideoCapture 和 VideoWriter 对象，并关闭所有 OpenCV 窗口。

3. 常见问题与解决方案

3.1 无法打开摄像头

如果程序无法打开摄像头，可能是以下原因之一：

• 摄像头未正确连接。
• 摄像头驱动程序未正确安装。
• 摄像头被其他程序占用。

解决方案：检查摄像头的连接和驱动程序，并确保没有其他程序占用摄像头。

3.2 无法写入视频文件

如果程序无法写入视频文件，可能是以下原因之一：

• 输出文件路径无效。
• 视频编码格式不支持。
• 磁盘空间不足。

解决方案：检查输出文件路径和视频编码格式，并确保磁盘有足够的空间。

3.3 视频文件过大

如果生成的视频文件过大，可能是以下原因之一：

• 帧率过高。
• 分辨率过高。
• 编码格式选择不当。

解决方案：适当降低帧率或分辨率，或选择更高效的编码格式。

4. 总结

本文详细介绍了如何在 C++ 中使用 OpenCV 的 VideoWriter 类将图像帧写入视频文件。我们通过一个完整的示例演示了如何从摄像头捕获视频帧并将其写入到视频文件中。同时，我们还讨论了在使用 VideoWriter 时可能遇到的常见问题及其解决方案。

通过掌握 VideoWriter 类的使用，你可以在 C++ 中轻松地处理视频数据，并将其保存为视频文件。这对于计算机视觉、视频处理等领域的开发非常有帮助。