【Python×OpenCV】
カメラから画像を取得するコマンドcv2.readとは

OpenCVを用いて画像処理をする際に、一番初めに行う処理がカメラからの画像の取得です。
OpenCVを用いれば、USB接続したカメラからの画像取得はたった２つのコマンド実行できます。

Step1OpenCVのカメラの指定コマンド

Step2OpenCVのカメラ画像の取得コマンド

本記事では、それぞれのコマンドの詳細、複数のカメラ接続時のカメラIDやDirect Show経由での取り込みなどの関連情報を解説します。

OpenCVでのカメラ画像の取得

Step1 OpenCVで画像取得するカメラを選択する

カメラの指定には、”cv2.VideoCapture”を使用します。
このコマンドは、指定するカメラのデバイスIDを、cv2.VideoCaptureの引数（次の数字）で指定することができます。
例えば、カメラを１台接続している場合、カメラのデバイスIDは０になるため、以下のように設定します。

cap = cv2.VideoCapture(0)

このコマンドを実行した際に、”cap”がカメラのオブジェクト名となり、カメラの設定を行ったり、このあとカメラの画像を取得する際に使用する名前になります。

v4l2-ctl --list-devices

UVC Camera:
        /dev/video0

cap0 = cv2.VideoCapture(0)
cap1 = cv2.VideoCapture(1)

Step2 OpenCVのカメラの画像取得コマンド

カメラの画像取得には、”read()”を使用します。
read()コマンドの直前に、カメラのオブジェクト名を指定することで、どのカメラの画像を取得するかを指定することができます。

例えば、カメラのオブジェクト名が”cap”の場合には、以下のように実行します。

ret, frame = cap.read()

このコマンドを実行すると、第2戻り値である”frame”にカメラから取得した画像データが格納されます。
格納された画像データは各画素毎にRGBの値を持っている３次元の配列データになっているので、画像ファイルとして出力する他にも、Numbyなどを使用して配列データとして扱うこともできます。

ret, frame = cap.read()
print(ret)

True

False

サンプルプログラム カメラ画像の取得を繰り返す方法

Python×OpenCVでカメラの画像取得を繰り返す際には、while文によるループを使用するのが一般的です。

ただし、while文のみではループから抜け出せなくなってしまいます。そこで、ループから抜けるために、while内にif文で、任意のキー（サンプルでは”ESC”キー）を押した場合にwhile文の外に抜けるコマンドを追加しておく必要があります。
以下にサンプルプログラムを紹介します。

・サンプルプログラム

import cv2

#カメラの設定　デバイスIDは0
cap = cv2.VideoCapture(0)

#繰り返しのためのwhile文
while True:
    #カメラからの画像取得
    ret, frame = cap.read()

    #カメラの画像の出力
    cv2.imshow('camera' , frame)

    #繰り返し分から抜けるためのif文
    key =cv2.waitKey(10)
    if key == 27:
        break

#メモリを解放して終了するためのコマンド
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

Direct Showを用いた画像の取得について

Direct Showとは

DirectshowはMicrosoftが提供しているビデオ（マルチメディア）を扱う際の様々なコンポーネントの集合体です。
プログラムの要求に応じてビデオの加工、再生、録画、フォーマット変換などの処理を行うことができます。

Direct Showを使用するメリット

Directshow経由でカメラの画像を読み込むことにより、以下のようなメリットがあります。

• カメラの設定を簡単に変更できる"CAP_PROP_SETTING"が使用できる。
  →簡単にカメラの設定変更用ウィンドウを出す方法
• OpenCVで発生する、解像度の設定（FRAME _WIDTH、FRAME_HEIGHT）が正しく認識されない問題を回避できる。

Direct Showの使用方法

カメラのデバイスIDの後ろに”cv.CAP_DSHOW"を付加するだけで、DirectShow経由で画像を取得することが可能です。

cap0 = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)

このカテゴリのコンテンツ

v4l2でカメラパラメータを確認

初めてのPythonガイド

初めてのOpenCVガイド

カメラの設定の確認・変更

カメラの設定Windowを簡単に出す

フレームレートの設定・確認方法

関連コンテンツ

USBケーブルの延長方法

ハイスピードカメラとは

USBカメラの「ゲイン」設定

産業用カメラの選び方

マシンビジョンやカメラに関する情報がたくさん！

KLV大学
マシンビジョンコース

用語集

ゲイン（Gain） 露光/露出（Exposure） 明るさ（Brightness）