opencv读取视频的过程是解码 opencv读取视频文件

知识问答 2022-01-22 12:34:15 admin

引言

深度解析OpenCV中VideoCapture对象背后的视频编码与解码的第三方库支持与速度之谜。

支持的第三编解码库与类型

我们都知道OpenCV中的VideoCapture视频读取是借助其它的第三方库来完成编码与解码的过程，当前支持的视频解码主要有：

mkv / mpeg2
mkv / h264
mkv / h265     
mkv / vp8        
mp4 / mpeg2 
mp4 / h264
mp4 / h265
avi / mpeg2
avi / h264       
avi / vp8

视频编码主要有：

mkv / mpeg2
mkv / h264
mkv / vp8
mp4 / h264     
avi / mpeg2
avi / h264
avi / vp8

我们最常见的OpenCV中读取视频文件的函数VideoCapture参数解释如下：

cv::VideoCapture::VideoCapture(
         const String &        filename,
         int apiPreference = CAP_ANY
)

其中参数filename表示文件名称，大家经常忽略第二个参数默认值为CAP_ANY，意思是系统自动检测选择。当读取摄像头或者IP视频流的时候：

cv::VideoCapture::VideoCapture(
         int  index,
         int apiPreference = CAP_ANY
)

其中index表示相机的ID标识。

当读取视频文件时候第二个参数的可以设置为：

cv::CAP_FFMPEG
cv::CAP_INTEL_MFX

当读取摄像头或者视频流时候，第二个参数可以设置为

cv::CAP_DSHOW // windows只支持
cv::CAP_MSMF
cv::CAP_V4L

如何查询当前OpenCV版本支持哪些视频编码与解码的第三方后端库，可以通过下面的代码完成：

std::vector<cv::VideoCaptureAPIs> vcs = cv::videoio_registry::getBackends();
for (auto item : vcs) {
    std::cout << "name:" << cv::videoio_registry::getBackendName(item) << std::endl;
}

运行结果如下：

深度解读 OpenCV中的VideoCapture视频读取

我的版本是OpenVINO2021.02+OpenCV4.5.1的联合编译版本。所以支持GSTREAMER与INTEL_MFX两个后端库。视频文件解码采用FFMPEG与英特尔MFX库时的对比演示代码如下：

// cv::VideoCapture cap("D:/test.h264", cv::CAP_INTEL_MFX);
// cv::VideoCapture cap("D:/test.h264", cv::CAP_FFMPEG);
// cv::VideoCapture cap("D:/images/video/play_football.mp4", cv::CAP_FFMPEG);
cv::VideoCapture cap(0, cv::CAP_DSHOW);
cv::Mat frame;
cv::TickMeter tick;
int fps = cap.get(cv::CAP_PROP_FPS);
int h = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);
int w = cap.get(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH);
std::cout << "fps:" << fps << " heigh:" << h << " width:" << w << std::endl;
// cv::VideoWriter writer("D:/test.h264", cv::VideoWriter::fourcc('H', '2', '6', '4'), fps, cv::Size(w, h), true);
while (true)
{
    tick.start();
    bool ret = cap.read(frame);
    tick.stop();
    if (!ret) {
        break;
    }
    double res_fps = tick.getCounter() / tick.getTimeSec();
    std::cout << tick.getCounter() << " frames in " << tick.getTimeSec() << " sec ~ " << res_fps << " FPS" << " (total time: " << tick.getTimeSec() << " sec)" << std::endl;
    cv::imshow("input", frame);
    char c = cv::waitKey(1);
    // writer.write(frame);
    if (c == 27) {
        break;
    }
}
// writer.release();
cap.release();
return 0;

加速解码

默认下载的OpenCV在Widnows下面只支持CAP_DSHOW这种方式实时视频流解码读取，这种方式我测试下来实时性能没有直接读取视频文件方式高效。单纯的读取我的电脑自带摄像头(酷睿i7 CPU第八代)速度大致只有35FPS左右，而我读取视频文件通过FFMPEG支持，可以轻松达到每秒220FPS左右。而且OpenCV中的FFMPEG是不支持硬件加速的版本，响应更好的响应视频流水线操作就绝对不能这么读取，有什么好的办法？结合OpenCV有个技术线路可以提高视频流的解码速度，提升流水线作业效率。

方法：使用GSTREAMER支持方式

相比FFMPEG第三方库，GSTREAMER支持多种后端，通过软件支持硬件加速的方式解码视频与流水线解码视频操作，同时还支持异步操作，这一波操作之后，解码速度会比最原始的OpenCV自动检测得到的方法要快N多，官方实验给出的数据如下：

深度解读 OpenCV中的VideoCapture视频读取