[Python] opencvで動画の一部を画像として保存する方法

OpenCVを使用して動画の一部を画像として保存するには、まず動画ファイルをcv2.VideoCaptureで読み込み、特定のフレームに移動してそのフレームを取得します。

cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, フレーム番号)でフレームを指定し、cap.read()でフレームを取得します。

取得したフレームはcv2.imwrite()を使って画像ファイルとして保存できます。

この記事でわかること
  • OpenCVを使った動画処理の基本
  • 特定フレームを画像として保存する方法
  • フレーム番号の計算と取得方法
  • 動画のフレームを連続して保存する技術
  • 応用例としてのフレーム加工方法

目次から探す

OpenCVで動画を扱う基本

OpenCVのインストール方法

OpenCVはPythonで画像処理やコンピュータビジョンを行うためのライブラリです。

以下のコマンドを使用して、OpenCVをインストールできます。

pip install opencv-python

動画ファイルの読み込み

動画ファイルを読み込むには、cv2.VideoCaptureを使用します。

以下のサンプルコードでは、動画ファイルを読み込む方法を示します。

import cv2
# 動画ファイルを指定して読み込む
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# 動画が正しく読み込まれたか確認
if not cap.isOpened():
    print("動画ファイルを開けませんでした。")
else:
    print("動画ファイルが正常に読み込まれました。")
動画ファイルが正常に読み込まれました。

フレームの取得方法

動画からフレームを取得するには、cap.read()メソッドを使用します。

このメソッドは、次のフレームを取得し、成功したかどうかを示すフラグを返します。

以下のサンプルコードを参照してください。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければループを終了
    # フレームを表示
    cv2.imshow('Frame', frame)
    # 'q'キーが押されたら終了
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
ウィンドウに動画が表示されます。'q'キーで終了。

フレームの保存方法

取得したフレームを画像として保存するには、cv2.imwriteを使用します。

以下のサンプルコードでは、特定のフレームを画像として保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# 取得したフレームを保存するためのカウンタ
frame_count = 0
while True:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        break
    # 10フレームごとに画像として保存
    if frame_count % 10 == 0:
        cv2.imwrite(f'frame_{frame_count}.jpg', frame)
    frame_count += 1
cap.release()
frame_0.jpg, frame_10.jpg, frame_20.jpg, ... が保存されます。

このようにして、OpenCVを使用して動画ファイルを読み込み、フレームを取得し、画像として保存することができます。

動画の特定フレームを画像として保存する手順

動画ファイルを読み込む

まず、動画ファイルを読み込むためにcv2.VideoCaptureを使用します。

以下のサンプルコードでは、指定した動画ファイルを読み込む方法を示します。

import cv2
# 動画ファイルを指定して読み込む
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# 動画が正しく読み込まれたか確認
if not cap.isOpened():
    print("動画ファイルを開けませんでした。")
else:
    print("動画ファイルが正常に読み込まれました。")
動画ファイルが正常に読み込まれました。

フレーム番号を指定して移動する

特定のフレームを取得するためには、cap.set()メソッドを使用してフレーム番号を指定します。

以下のサンプルコードでは、フレーム番号を指定して移動する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# 取得したいフレーム番号を指定
frame_number = 50
cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, frame_number)  # フレーム番号を指定
# フレームが正しく移動できたか確認
if cap.get(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES) == frame_number:
    print(f"フレーム番号 {frame_number} に移動しました。")
else:
    print("フレーム番号の移動に失敗しました。")
フレーム番号 50 に移動しました。

フレームを取得する

指定したフレーム番号に移動した後、cap.read()メソッドを使用してフレームを取得します。

以下のサンプルコードでは、フレームを取得する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
frame_number = 50
cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, frame_number)
# フレームを取得
ret, frame = cap.read()
if ret:
    print("フレームを正常に取得しました。")
else:
    print("フレームの取得に失敗しました。")
フレームを正常に取得しました。

取得したフレームを画像として保存する

取得したフレームを画像として保存するには、cv2.imwriteを使用します。

以下のサンプルコードでは、取得したフレームを画像ファイルとして保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
frame_number = 50
cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, frame_number)
# フレームを取得
ret, frame = cap.read()
if ret:
    # 画像として保存
    cv2.imwrite('saved_frame.jpg', frame)
    print("フレームを画像として保存しました。")
else:
    print("フレームの取得に失敗しました。")
cap.release()
フレームを画像として保存しました。

この手順を通じて、特定のフレームを動画から取得し、画像として保存することができます。

フレーム番号の指定方法

フレーム番号の概念

フレーム番号は、動画内の各フレームに付与される一意の識別子です。

動画は連続した静止画の集合であり、各フレームは0から始まる整数で番号付けされています。

例えば、最初のフレームは0、次は1、というように続きます。

フレーム番号を指定することで、特定のフレームを取得したり、操作したりすることができます。

フレームレートを考慮したフレーム番号の計算

フレームレート(FPS: Frames Per Second)は、1秒間に表示されるフレームの数を示します。

フレームレートを考慮することで、特定の時間に対応するフレーム番号を計算できます。

以下の式を使用して、特定の時間(秒)に対応するフレーム番号を計算できます。

\[\text{フレーム番号} = \text{フレームレート} \times \text{時間(秒)}\]

例えば、フレームレートが30FPSの動画で、5秒後のフレーム番号を計算する場合、次のようになります。

\[\text{フレーム番号} = 30 \times 5 = 150\]

この計算により、5秒後のフレーム番号は150であることがわかります。

特定の時間に対応するフレームを取得する方法

特定の時間に対応するフレームを取得するには、まずフレームレートを知り、その後、上記の計算式を使用してフレーム番号を求めます。

次に、cv2.VideoCaptureを使用して動画を読み込み、指定したフレーム番号に移動します。

以下のサンプルコードでは、特定の時間に対応するフレームを取得する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# フレームレートを取得
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
print(f"フレームレート: {fps} FPS")
# 特定の時間(秒)を指定
time_in_seconds = 5
frame_number = int(fps * time_in_seconds)  # フレーム番号を計算
# フレーム番号を指定して移動
cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, frame_number)
# フレームを取得
ret, frame = cap.read()
if ret:
    print(f"{time_in_seconds}秒後のフレームを正常に取得しました。")
else:
    print("フレームの取得に失敗しました。")
cap.release()
フレームレート: 30.0 FPS
5秒後のフレームを正常に取得しました。

このようにして、フレームレートを考慮し、特定の時間に対応するフレームを取得することができます。

動画の一部を連続して画像として保存する

フレームを連続して取得する方法

動画からフレームを連続して取得するには、cv2.VideoCaptureを使用して動画を読み込み、cap.read()メソッドをループ内で呼び出します。

以下のサンプルコードでは、動画からフレームを連続して取得する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# フレームを連続して取得する
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければループを終了
    # フレームを表示(オプション)
    cv2.imshow('Frame', frame)
    # 'q'キーが押されたら終了
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
ウィンドウに動画が表示されます。'q'キーで終了。

連続したフレームを画像として保存する方法

連続したフレームを画像として保存するには、フレームを取得するループ内でcv2.imwriteを使用します。

以下のサンプルコードでは、取得したフレームを連続して画像として保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
frame_count = 0  # 保存するフレームのカウンタ
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければループを終了
    # フレームを画像として保存
    cv2.imwrite(f'frame_{frame_count}.jpg', frame)
    frame_count += 1  # カウンタをインクリメント
cap.release()
print(f"{frame_count} フレームを保存しました。")
X フレームを保存しました。

保存するフレームの間隔を指定する方法

保存するフレームの間隔を指定するには、カウンタを使用して特定の間隔でフレームを保存します。

以下のサンプルコードでは、5フレームごとに画像を保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
frame_count = 0  # 保存するフレームのカウンタ
save_interval = 5  # 保存する間隔
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければループを終了
    # 指定した間隔でフレームを保存
    if frame_count % save_interval == 0:
        cv2.imwrite(f'frame_{frame_count}.jpg', frame)
    frame_count += 1  # カウンタをインクリメント
cap.release()
print(f"{frame_count // save_interval} フレームを指定した間隔で保存しました。")
X フレームを指定した間隔で保存しました。

このようにして、動画の一部を連続して画像として保存することができます。

フレームを取得し、指定した間隔で画像として保存することで、必要な情報を効率的に収集できます。

応用例

動画のサムネイルを自動生成する

動画のサムネイルを自動生成するには、動画の最初の数フレームを取得し、それらを画像として保存します。

以下のサンプルコードでは、動画の最初の5フレームをサムネイルとして保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# サムネイルを保存するフレーム数
thumbnail_count = 5
for i in range(thumbnail_count):
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければ終了
    # サムネイルとして保存
    cv2.imwrite(f'thumbnail_{i}.jpg', frame)
cap.release()
print(f"{thumbnail_count} サムネイルを保存しました。")
5 サムネイルを保存しました。

動画の特定シーンを検出して保存する

特定のシーンを検出して保存するには、フレーム間の差分を計算し、変化が大きいフレームを保存します。

以下のサンプルコードでは、シーンの変化を検出して保存する方法を示します。

import cv2
import numpy as np
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
# 最初のフレームを取得
ret, prev_frame = cap.read()
if not ret:
    print("動画を開けませんでした。")
    cap.release()
    exit()
frame_count = 0
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければ終了
    # フレーム間の差分を計算
    diff = cv2.absdiff(prev_frame, frame)
    gray = cv2.cvtColor(diff, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    _, thresh = cv2.threshold(gray, 30, 255, cv2.THRESH_BINARY)
    # 差分が大きい場合にフレームを保存
    if np.sum(thresh) > 100000:  # しきい値を設定
        cv2.imwrite(f'scene_change_{frame_count}.jpg', frame)
    prev_frame = frame  # 現在のフレームを前のフレームとして更新
    frame_count += 1
cap.release()
print(f"シーンの変化を検出して保存しました。")
シーンの変化を検出して保存しました。

動画のフレームを加工して保存する

動画のフレームを加工して保存するには、例えば、色を反転させる処理を行うことができます。

以下のサンプルコードでは、各フレームの色を反転させて保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
frame_count = 0
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければ終了
    # フレームの色を反転
    inverted_frame = cv2.bitwise_not(frame)
    # 加工したフレームを保存
    cv2.imwrite(f'inverted_frame_{frame_count}.jpg', inverted_frame)
    frame_count += 1
cap.release()
print(f"{frame_count} フレームを加工して保存しました。")
X フレームを加工して保存しました。

動画のフレームをモザイク処理して保存する

動画のフレームにモザイク処理を施して保存するには、cv2.GaussianBlurを使用してぼかしを加えます。

以下のサンプルコードでは、各フレームにモザイク処理を施して保存する方法を示します。

import cv2
video_file = 'sample_video.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_file)
frame_count = 0
while True:
    ret, frame = cap.read()  # フレームを取得
    if not ret:
        break  # フレームが取得できなければ終了
    # モザイク処理を施す
    mosaic_frame = cv2.GaussianBlur(frame, (15, 15), 0)
    # モザイク処理したフレームを保存
    cv2.imwrite(f'mosaic_frame_{frame_count}.jpg', mosaic_frame)
    frame_count += 1
cap.release()
print(f"{frame_count} フレームにモザイク処理を施して保存しました。")
X フレームにモザイク処理を施して保存しました。

これらの応用例を通じて、動画のフレームをさまざまな方法で処理し、保存することができます。

これにより、動画から必要な情報を効率的に抽出することが可能になります。

よくある質問

フレームが正しく保存されない場合の対処法は?

フレームが正しく保存されない場合、以下の点を確認してください。

  • 動画ファイルのパス: 指定した動画ファイルのパスが正しいか確認します。
  • フレームの取得: cap.read()Falseを返す場合、動画の終わりに達しているか、動画が正しく読み込まれていない可能性があります。
  • 保存先の権限: 画像を保存するディレクトリに書き込み権限があるか確認します。
  • ファイル名の重複: 同じ名前のファイルが既に存在する場合、上書きされるか、エラーが発生することがあります。

ファイル名をユニークにすることを検討してください。

動画の特定の時間に対応するフレームを取得するには?

特定の時間に対応するフレームを取得するには、以下の手順を実行します。

  1. 動画のフレームレート(FPS)を取得します。
  2. 取得したい時間(秒)をフレームレートで掛け算して、フレーム番号を計算します。

\[\text{フレーム番号} = \text{フレームレート} \times \text{時間(秒)}\]

  1. cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, frame_number)を使用して、計算したフレーム番号に移動します。
  2. cap.read()を使用してフレームを取得します。

保存する画像のフォーマットを変更するには?

保存する画像のフォーマットを変更するには、cv2.imwriteのファイル名に適切な拡張子を指定します。

例えば、JPEG形式で保存する場合は.jpg、PNG形式で保存する場合は.pngを使用します。

以下の例を参照してください。

cv2.imwrite('saved_image.png', frame)  # PNG形式で保存

このように、拡張子を変更することで、異なるフォーマットで画像を保存することができます。

保存するフォーマットによって、画質やファイルサイズが異なるため、用途に応じて選択してください。

まとめ

この記事では、OpenCVを使用して動画の特定のフレームを画像として保存する方法や、動画の一部を連続して画像として保存する手順について詳しく解説しました。

また、動画のフレームを加工したり、特定のシーンを検出して保存する応用例も紹介しました。

これらの技術を活用することで、動画から必要な情報を効率的に抽出し、さまざまな用途に応じた画像を生成することが可能です。

ぜひ、実際にコードを試してみて、自分のプロジェクトに役立ててください。

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