MATLAB打开USB摄像头的操作以及常见问题

机器学习


1 前言

　　如果你是视频技术处理研究领域的工程人员，那么用MATLAB&OpenCV打开摄像头，以及获取相关信息，是再常规不过的操作了。
　　本文是对MATLAB打开USB摄像头操作的知识点梳理和总结。
　　
　　操作环境

  • MATLAB 2015b
  • Logitech HD720P
  • Windows 10 Enterprise 64Bit

2 打开USB摄像头并写视频

2.1 摄像头相关操作

video_source = videoinput('winvideo',1);
preview(video_source);

　　这两行指令就可以打开USB摄像头，并预览显示了，当然，这里采用的都是默认参数，如果想控制视频参数，可以通过set方法。

video_source = videoinput('winvideo',1，‘RGB24_640x480’);
set(video_source,'ReturnedColorSpace','rgb');
preview(video_source);

　　此时打开摄像头成功，会有一个弹窗出现显示实时的画面。
这里写图片描述

如果想在某一时刻获取视频帧，可以这样操作

frame = getsnapshot(video_source);
image(frame);

　　获取的帧是从视频输入流中直接获取，可以通过时间函数来控制获取的频率，获取的帧可以存储在一个矩阵当中，作为一个视频流，方便计算。

2.2 写视频相关操作

　　打开摄像头，更多的操作是保存一段视频，这要用到一个保存操作。


video_source = videoinput('winvideo',1,'RGB24_640x480');
set(video_source,'ReturnedColorSpace','rgb');

preview(video_source);

file_name = 'test.avi';
% 创建一个写文件的对象
writer = VideoWriter(file_name,'Motion JPEG AVI');
writer.FrameRate = 30.0;
% 通过总帧数来控制视频长度
length = 300;
% MATLAB里的视频文件其实是包含了两个部分的复合结构体，
% 这两个部分，一个是色域colormap，一个是视频数据内容
file.colormap=[];
% 打开对象，开始录制
open(writer);

for i=1:length
    frame = getsnapshot(video_source);
    file.cdata = frame;
    writeVideo(writer,file);
end
% 随手把该关的对象全关掉，是个好习惯
close(writer);
closepreview;
delete(video_source);

　　此时你会发现你的根目录文件夹里多了一个test.avi的文件。VideoWriter能做的事情还有很多，比如使用set方法更改一些视频录制参数等。

3 查询摄像头设备信息指令

　　有些时候需要用到一些硬件信息，如视频编码格式。摄像头的硬件性能决定了其视频编码范围，相比于软件编码近乎万能的超凡能力（FFMPEG），硬件设备的硬编码能力十分有限，所以我们需要知道我们用的摄像头都有哪些信息和功能。

win_info = imaqhwinfo('winvideo');

　　此时会打开一个结构体，这个结构体几乎包含了我们所需要的一切了，简单一点，可以直接从工作站里面点击打开其中内容，其中最常用的是DeviceInfo字段，里面包含其所支持的所有编码格式：
这里写图片描述
这里写图片描述
　　相对应的，其编码格式的完整查询指令：

win_info = imaqhwinfo('winvideo');
win_info.DeviceInfo.SupportedFormats；

　　可能更直观一点——
这里写图片描述
　　顺便吐槽一下，不知道为什么，网上的技术贴总是把视频编码的查询写得那么复杂，明明2行就能解决问题的事情，非要写七八行……

4 常见问题

videoinput函数报错问题
　　如果你是第一次使用MATLAB操作摄像头，有时候可能需要你安装一个插件来支持你的硬件设备，比如这种情况——
这里写图片描述
　　点击Support Package Installer，安装一个插件就行了，不需要重启MATLAB
这里写图片描述
　　如果你打不开这个界面，那么可能你的MATLAB没有破解完整，最糟糕的情况，可能需要重装MATLAB。

帧率问题
　　**软件手段只能在硬件范围内起控制作用。**尽管我们有一个设置帧率的set函数，但麻烦的是，硬件有时候并不受软件控制，比如你设置帧率为100fps，但是一般USB摄像头只能支持到30fps了，100+都是高速摄像机的水平（好几万的那种），所以只能到30fps。更常见的情况是，当时用笔记本电脑，笔记笨使用内置电池，电量低的时候，摄像头受操作系统电量管理的影响，此时帧率会变得可能只有10fps左右（就是画面看起来糊糊的那种）。所以帧率有时候真的很难控制，因情况而异，如果你需要帧率作为计算参数，可以考虑通过统计时间，通过总帧数反推实际帧率，得到真实值。

编码格式的问题
　　图像色域、视频编码格式、文件格式，这是三个概念，这里不再详细展开，但一般而言，几乎所有的设备都是支持RGB色域和RGB编码格式的，文件格式默认avi即可。如果对其他格式有想法，硬件又不支持，可以考虑使用视频转码（推荐使用FFMPEG）。
#5 总结
　　这些操作其实没有技术含量，如果需要更深入的探索，可以钻研MATLAB DOC。这里写个帖子，以记录自己过去所学的知识点。