关于python:手把手教你使用opencvpython库制作屏幕录制工具附源码

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  • 利用平台
  • 屏幕录制局部
  • 计算视频最优 fps 及应用 numpy 计算两头帧数组
  • 应用 pynput 监听键盘按键
  • 如何保留 MP4 格局视频
  • 源码
  • 总结

最近有在应用屏幕录制软件录制桌面，在用的过程中突发奇想，应用 python 能不能做屏幕录制工具，也锤炼下本人的入手能力。接下筹备写应用 python 如何做屏幕录制工具的系列文章：

  • 录制屏幕制作视频
  • 录制音频
  • 合成视频，音频
  • 基于 pyqt5 制作可视化窗口

大略上述四个局部，心愿本人可能尽快欠缺，接下来开始应用 python 制作屏幕录制局部。

利用平台

  • windows 10
  • python 3.7

屏幕录制局部

屏幕录制能够简略地了解为将屏幕快照以动图的模式播放，这里我选用 PIL 下的 ImageGrab 来截取屏幕画面，首先 \
pip install Pillow\
之后须要将截取到的快照数组合成为视频，应用 cv2 模块 \
pip install opencv-python\
ImageGrab 类不能间接存储为视频，应用 numpy 模块进行数组化，再通过 cv2.COLOR_BGR2RGB 转换为 cv2 色调通道。
pip install numpy

屏幕录制次要代码：

import numpy as np
from PIL import ImageGrab
import cv2

im = ImageGrab.grab()
width, high = im.size  # 获取屏幕的宽和高
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'I420')  # 设置视频编码格局
fps = 15  # 设置帧率
video = cv2.VideoWriter('test.avi', fourcc, fps, (width, high))
while True:  # 开始录制
    im = ImageGrab.grab()
    im_cv = cv2.cvtColor(np.array(im), cv2.COLOR_BGR2RGB)
    # 图像写入
    video.write(im_cv)
    if xx:  # 当某某条件满足中断循环
        break
video.release()  # 开释缓存，长久化视频

测试运行能够保留屏幕快照为视频，但操作起来不优雅，也不利于后续的操作。

封装成类，继承线程父类，方便使用键盘来管制视频录制的完结。

from threading import Thread

class ScreenshotVideo(Thread):

    def __init__(self):
     """初始化参数"""
        super().__init__()

具体代码将在文末给出。

计算视频最优 fps 及应用 numpy 计算两头帧数组

实际操作中视频录制在不同电脑中会呈现不一样的帧率，导致视频播放或快或慢，须要依据不同的电脑计算出相应的最优 fps 值。

def video_best_fps(self, path):
    """获取电脑录制视频的最优帧率"""
    video = cv2.VideoCapture(path)  # 读取视频
    fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS)  # 获取以后视频的帧率
    count = video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT)  # 获取视频帧数，即该视频有多少幅画面
    self.best_fps = int(fps * ((int(count) / fps) / self.spend_time))   # 计算播放工夫与录制工夫比照失去最优帧率
    video.release()

再调整帧率参数进行录制视频就削弱了视频播放太快或者太慢。也能够给视频减少帧数从而缩短播放工夫，这里我采纳一种很简略的办法减少视频帧，仅供参考。

from numba import jit

# 应用 numpy 计算相邻两帧图像且更靠近于后一帧的图像
# 调用 jit 办法减速数组计算
@jit(nopython=True)
def average_n(x, y):
    """Numpy 计算趋近值"""
    return ((x + y + y) // 3).astype(x.dtype)

该办法仅针对于设置的 fps 比最优 fps 要高时，解决后的视频观感，视频还是较为短促，然而细节帧增多，所以播放时长会比未解决前的要长，略有残影。

应用 pynput 监听键盘按键

在视频录制中，并不知道视频何时完结，所以用 while 循环包裹录制代码，但也不可能让代码无休止的运行上来，在此应用监听键盘模块来中断录制代码的运行。

from pynput import keyboard  # pip install pynput

def hotkey(self):
    """热键监听"""
    with keyboard.Listener(on_press=self.on_press) as listener:
        listener.join()

def on_press(self, key):
    try:
        if key.char == 't':  # 录屏完结，保留视频
            self.flag = True
        elif key.char == 'k':  # 录屏停止，删除文件
            self.flag = True
            self.kill = True
    except Exception as e:
        print(e)

按下键盘“T”键时，完结录制，保留视频。“K”键则是进行录制，删除缓存文件。

如何保留 MP4 格局视频

视频编码格局应该为 (‘a’, ‘v’, ‘c’, ‘1’)，文件后缀为 ’.mp4’，在录制前先去 https://github.com/cisco/open… 下下载对应平台的 dll.bz2 文件，将压缩包解压放在我的项目文件夹下。再运行代码，胜利会呈现一行编码阐明：
OpenH264 Video Codec provided by Cisco Systems, Inc.

源码

本文实现的源码如下：

import time
from PIL import ImageGrab
import cv2
from pathlib import Path
import numpy as np
from numba import jit
from pynput import keyboard
from threading import Thread


@jit(nopython=True)
def average_n(x, y):
    """Numpy 计算趋近值"""
    return ((x + y + y) // 3).astype(x.dtype)


class ScreenshotVideo(Thread):

    def __init__(self, width, high, path='', fps=15):""" 初始化参数 """
        super().__init__()
        self.save_file = path
        self.best_fps = fps
        self.fps = fps
        self.width = width
        self.high = high
        self.spend_time = 1
        self.flag = False
        self.kill = False
        self.video = None

    def __call__(self, path):
        """重载视频门路，便于类的二次调用"""
        self.save_file = Path(path)
        self.video = self.init_videowriter(self.save_file)

    @staticmethod
    def screenshot():
        """静态方法，屏幕截图，并转换为 np.array 数组"""
        return np.array(ImageGrab.grab())

    @staticmethod
    def get_fourcc(name):
        """视频编码字典"""
        fourcc_maps = {'.avi': 'I420',
                       '.m4v': 'mp4v',
                       '.mp4': 'avc1',
                       '.ogv': 'THEO',
                       '.flv': 'FLV1',
                       }
        return fourcc_maps.get(name)

    def init_videowriter(self, path):
        """获取视频编码并新建视频文件"""
        if not path:
            raise Exception('视频门路未设置，请设置 \nvideo = ScreenshotVideo(fps,width,high)\nvideo = video(video_path)')
        path = Path(path) if isinstance(path, str) else path
        fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*self.get_fourcc(path.suffix))
        return cv2.VideoWriter(path.as_posix(), fourcc, self.fps, (self.width, self.high))

    def video_record_doing(self, img):
        """将 BGR 数组转换为 RGB 数组"""
        im_cv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        self.video.write(im_cv)

    def video_record_end(self):
        """录制完结，依据条件判断文件是否保留"""
        self.video.release()
        cv2.destroyAllWindows()
        if self.save_file and self.kill:
            Path(self.save_file).unlink()

    def video_best_fps(self, path):
        """获取电脑录制视频的最优帧率"""
        video = cv2.VideoCapture(path)
        fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
        count = video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT)
        self.best_fps = int(fps * ((int(count) / fps) / self.spend_time))
        video.release()

    def pre_video_record(self):
        """预录制，以获取最佳 fps 值"""
        self.video = self.init_videowriter('test.mp4')
        start_time = time.time()
        for _ in range(10):
            im = self.screenshot()
            self.video_record_doing(im)
        self.spend_time = round(time.time() - start_time, 4)
        self.video_record_end()
        time.sleep(2)
        self.video_best_fps('test.mp4')
        Path('test.mp4').unlink()

    def insert_frame_array(self, frame_list):
        """Numpy 加强截图信息"""
        fps_n = round(self.fps / self.best_fps)
        if fps_n <= 0:
            return frame_list
        times = int(np.log2(fps_n))  # 倍率
        for _ in range(times):
            frame_list2 = map(average_n, [frame_list[0]] + frame_list[:-1], frame_list)
            frame_list = [[x, y] for x, y in zip(frame_list2, frame_list)]
            frame_list = [j for i in frame_list for j in i]
        return frame_list

    def frame2video_run(self):
        """应用 opencv 将连续型截图转换为视频"""
        self.video = self.init_videowriter(self.save_file)
        start_time = time.time()
        frame_list = []
        while True:
            frame_list.append(self.screenshot())
            if self.flag:
                break
        self.spend_time = round(time.time() - start_time, 4)
        if not self.kill:  # 视频录制不被终止将逐帧解决图像
            frame_list = self.insert_frame_array(frame_list)
            for im in frame_list:
                self.video_record_doing(im)
        self.video_record_end()

    def hotkey(self):
        """热键监听"""
        with keyboard.Listener(on_press=self.on_press) as listener:
            listener.join()

    def on_press(self, key):
        try:
            if key.char == 't':  # 录屏完结，保留视频
                self.flag = True
            elif key.char == 'k':  # 录屏停止，删除文件
                self.flag = True
                self.kill = True
        except Exception as e:
            print(e)

    def run(self):
        # 运行函数
        # 设置守护线程
        Thread(target=self.hotkey, daemon=True).start()
        # 运行截图函数
        self.frame2video_run()


screen = ImageGrab.grab()
width, high = screen.size
video = ScreenshotVideo(width, high, fps=60)
video.pre_video_record()  # 预录制获取最优 fps
video('test1.mp4')
video.run()

总结

本文目前应用了 opencv 和相干模块对屏幕进行录制并转换为视频保留，学习将多个函数封装为类，不便后续性能开发。学习的路线是无止境的，大胆的迈步走吧！

小伙伴们，快快用实际一下吧！如果在学习过程中，有遇到任何问题，欢送关注我，我拉你进 Python 学习交换群独特探讨学习。

正文完
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发表至： python
2022-01-08
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