PythonでOpenCVによりカメラの画像を表示する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

OpenCVとは

Pythonで画像認識のプログラムを作成する際によく使われるライブラリとしてOpenCVがあります。

OpenCVはもともとC++で作成されたライブラリですが、Pythonでも使えるようにライブラリ化されています。

パソコンに接続したカメラから画像を取り込む際に、OpenCVは必ず使われます。

この記事ではOpenCVのインストールから、実際にカメラを接続して画像を表示できるまでの流れを解説します。

OpenCVのインストール方法

OSによってインストール方法が異なるので、お使いのパソコンによって参考にしてください。

なお、本記事では以下の環境下のPython3で動作することを想定しています。

• Windows
• Mac
• Linux

Windowsでのインストール

Windowsの場合は、pipでセットアップすることが可能です。

なお、パソコンにPython3.10以上がインストールされているものとします。

Python3.10のインストール方法に関しては、まずはここから！Pythonのインストール方法【初心者向け】を参考にしてみてください。

Python3.4以降、Python本体にpipも付属するので、pipそのものの追加インストールは不要です。

pipでOpenCVをインストール

次のコマンドで、OpenCVをインストールできます。

また、NumPyなどの依存パッケージもまとめてインストールされます。

pip install opencv-python

エラーが発生する場合

もし、エラーが出る場合は、下記コマンドでpipをアップデートします。

pip install --upgrade pip

Macでのインストール

Macの場合はHomebrewを使ったインストールを行うと便利です。

事前にHomebrewをインストールした上で、このあとの内容を進めましょう。

Homebrewをインストール

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

最新版のPythonをインストール

brew install python3

NumPyのインストール

PythonでOpenCVを動かす際にはNumPyのインストールが必須です。

そこで、以下のコマンドでNumPyのインストールを行います。

pip3 install numpy

スクリプトの追加

そして、フォーミュラと呼ばれるインストール、ビルド方法が書かれたスクリプトをOpenCV用に追加します。

brew tap homebrew/science

OpenCVをインストール

最後に次のコマンドで、OpenCVをインストールします。

brew install opencv3 --with-python3 --without-python

Linux(Raspberry Pi)でのインストール

LinuxはOSによって様々なインストール方法があるので、この記事ではRaspberry Piでのインストール方法を紹介します。

依存パッケージのインストール

まずは下記コマンドを実行して、OpenCVをインストールするための依存パッケージをインストールします。

 sudo apt-get install cmake git libgtk2.0-dev pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev python-dev python-numpy libtbb2 libtbb-dev libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libjasper-dev libdc1394-22-dev

OpenCVのインストール

続いて下記コマンドを実行して、pipでOpenCVをインストールします。

sudo pip3 install opencv-python
sudo pip3 install opencv-contrib-python

追加プログラムのインストール

最後にOpenCVを動かすために必要なプログラムのインストールをします。

sudo apt install libhdf5-103 libqtgui4 libatlas3-base libjasper1 libqt4-test

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OpenCVによりカメラの映像から画像を取得する方法

OpenCVをつかって画像を読み込む際には、「cv2.VideoCapture()」を使うことで取得できます。

このとき（）内にはOpenCVで認識したカメラIDを指定する必要があります。

複数のカメラを接続している際には考慮する必要がありますが、カメラを1つしか接続してない場合は0を指定します。

ちなみに動画を読み込むときは、（）内の引数に読み込みたい動画のパスを指定するとできます。

利用可能なカメラの種類

OpenCVではパソコンに内蔵されたカメラやUSBで接続されたWebカメラが利用可能です。

Raspberry Piの場合は設定が別途必要になりますが、カメラモジュールを使うことも可能です。

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取得した画像を表示する方法

ここでは、取得した画像を表示するプログラムを解説します。

定義プログラム

取得した 画像を表示する際には、「cv2.VideoCapture()」から1フレームを読み込むために、以下の変数で定義をします。

この内、「frame」が取得した画像データを格納している変数になります。

cap = cv2.VideoCapture(0)
ret, frame = cap.read()

表示する場合

cv2.imshow("Frame", frame )

取得したフレームを表示ウィンドウでさせる場合は「cv2.imshow(“Frame”, frame )」を使用します。

1つ目の引数の「”Frame”」はウィンドウに表示されるタイトルです。

2つ目の引数の「frame」に関しては、フレームを取得できたかどうかを判別するための変数を格納しています。

万が一、カメラが接続されていないなどで画像を取得できなかった際の判断要素として、プログラム内でエラー処理を行うことが可能です。

実際に書いてみよう

それでは、実際に画像を取り込み表示してみましょう。

カメラの画像を取り込むサンプルプログラム

import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
  # 1フレームずつ取得する。
  ret, frame = cap.read()
  #フレームが取得できなかった場合は、画面を閉じる
  if not ret:
    break
    
  # ウィンドウに出力
  cv2.imshow("Frame", frame)
  key = cv2.waitKey(1)
  # Escキーを入力されたら画面を閉じる
  if key == 27:
    break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

実行結果

サンプルプログラムを実行すると、画像のようにパソコンに接続したカメラから取得した画像が表示されたら成功です。

内容が分かりやすくて良かったです！

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