基于 C++ OpenCV 生成小视频

制作个人小视频

一、实验内容和要求

基于 OpenCV 生成小视频，制作有浙大元素的图片和个人信息的片头，自己设计情节，其中要缓慢地画一张画面，最后自己设计一个片尾。

做了一个火柴人初见了 OpenCV，尝试了一下，发现非常神奇，大受震撼，最后开心地跑走了的视频。

二、实验器材

C++ OpenCV 4.5.0

开发平台：Visual Studio 2019 Debug x64

三、具体实现

3.1 基本图片与视频的读入

将一些图片和视频作为素材准备好，通过 C++的 fstream 库中定义的 finddata_t 结构来获取文件结构，findfirst 函数来检索指定目录下的文件，并通过文件的扩展名来获取文档，存入 vector 中。

对应的函数如下：

图片可以通过 OpenCV 的接口读入并按帧写入视频中。写视频采用的是 cv::VideoWriter 类，可以通过流的形式将 Mat（帧）写入视频文件中。

读取视频采用了 cv::VideoCapture 类，通过流的形式逐帧读入，进行 resize 以后再用 writer 逐帧写入。

3.2 绘图：绘制 OpenCV logo 和火柴人

逐帧绘制的部分调用了 OpenCV 自带的一些几何体绘制函数，下面以OpenCV 的 logo 绘制为例进行说明。

下面代码是一个红色部分的绘制。调用 ellipse 函数来画椭圆，参数说明如下：

void ellipse(InputOutputArray img, Point center, Size axes, double angle, double startAngle, double endAngle,  const Scalar& color, int thickness = 1,   int lineType = LINE_8, int shift = 0);

ellipse 函数将椭圆画到图像 img 上，椭圆中心为点 center，并且大小位于矩形 axes 内，椭圆旋转角度为 angle， 扩展的弧度从 0 度到 360 度，图形颜色为 Scalar(x， y，z)，线宽 (thickness)为 1，线型(lineType)为 8 (8 联通线型)。当线性设为-1 的时候为全填充。

为了达到逐渐绘制的效果，在扩展弧度的部分采用 fps 控制，在帧内逐帧绘制。

效果如下：

另一个简笔画是火柴人，效果如下：

3.3 转场效果

编程实现了两种转场效果，一个是从模糊到清晰的过渡，一个是从右到左的进入。

模糊过渡调用 OpenCV 的 GaussianBlur 函数，根据 fps 控制逐帧从边缘到内部进行高斯模糊。

效果如下：

平移转场效果先设置一张空的图片，然后一列一列地将目标图片的像素复制到空图片的右侧，通过时间控制帧的写入。

效果如下：

3.4 播放与键盘控制

视频的播放采用 VideoCapture 类进行读入，逐帧用 imshow 函数进行输出。

调用 OpenCV 的 waitKey 函数来判断键盘交互。

四、实验结果与分析

实验结果请参见生成视频 output.mp4。其中一些重点的实现在上一部分也有讲述。

此处为语雀视频卡片，点击链接查看：output.mp4

但是在实验的过程中出现了一个现象：程序读取图片、视频和绘制的速度非常慢，整个一分多钟的小视频画完需要 45 秒左右。这一点后面还会再考虑是什么问题。（我认为可能是读取视频并解析的速度比较慢，因为不仅要逐帧读入、调整大小，还要逐帧写出）

五、实验体会与心得

通过这次实验，又捡回了对于 C++的编程，感觉自己的代码变得规范点了（之前老写 python，写的有点乱）。之前我经常使用 Python 语言的 cv2 库，但是都是在做一些检测之类的 demo。这次实验熟悉了 OpenCV 的基本函数，掌握了对图像和视频的读写，还没有探索更多炫酷的 OpenCV 制作动画效果，因为 OpenCV 主要的用途还是在于辅助功能，而不是视频编辑功能。

在实验的过程中遇到了一个小问题就是“逐渐”绘制的过程，最后为了达到效果，查阅了一些资料，想到了用 for 循环结合 fps 来控制。最后达到了预期的效果。