Python生成字符視頻

一、前言

在之前也寫過生成字符視頻的文章，但是使用的是命令行窗口輸出，效果不是很好，而且存在卡頓的情況。于是我打算直接生成一個mp4的字符視頻。大致思路和之前一樣：Python20行代碼實現視頻字符化。

下面來看一個效果圖：

卡卡西vs帶土效果截取

二、OpenCV的操作圖像

我們先來看一些基本操作。首先我們需要安裝OpenCV，執行下面語句：

pip?install?opencv-python

之后就可以使用了。

2.1、讀取和顯示

我們直接看代碼：

import?cv2 #?讀取圖片 img?=?cv2.imread("1.jpg") #?顯示圖片 cv2.imshow("img",?img) cv2.waitKey() cv2.destroyAllWindows()

其中waitKey是等待輸入的函數，因為imshow之后顯示一瞬間，所以我們需要調用它。而destroyAllWindows是釋放窗口。

2.2、灰度轉換

灰度轉換就是將圖片轉換成黑白圖片（灰色），這樣可以方便我們處理像素。代碼如下：

import?cv2 img?=?cv2.imread("1.jpg") #?灰度轉換 gray?=?cv2.cvtColor(img,?cv2.COLOR_BGR2GRAY)

我們還可以直接以灰度形式讀入：

import?cv2 #?以灰度形式讀入 img?=?cv2.imread("1.jpg",?0)

2.4、獲取圖片尺寸并修改尺寸

我們直接看代碼：

import?cv2 img?=?cv2.imread("1.jpg",?0) #?獲取圖片的高寬 h,?w?=?img.shape #?縮放圖片 res?=?cv2.resize(img,?(w//2,?h//2))

因為img的shape屬性是一個元組，所以我們可以直接自動拆包。

然后調用cv2.resize函數，第一個參數傳入圖片，第二個參數傳入修改后的尺寸。

2.5、繪制文字

繪制文字我們需要調用cv2.putText函數，代碼如下：

import?cv2 img?=?cv2.imread('1.jpg') #?繪制文字 cv2.putText(#?被繪制的圖片img,?#?要繪制的文字'Hello',#?文字左下角的坐標(100,?500),#?字體cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,#?字體大小縮放20,?#?文字顏色(0,?0,?0),#?文字粗細10 )

我們只需要注意這些參數就好了。

2.6、讀取視頻

讀取視頻的操作一般是通用的，代碼如下：

import?cv2 #?讀取視頻 cap?=?cv2.VideoCapture('1.mp4') #?獲取視頻的幀率 fps?=?cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS) #?循環讀取圖片的每一幀 while?True:#?讀取下一幀ret,?frame?=?cap.read()if?not?ret:breakelse:pass cap.release()

上面我們獲取的視頻的幀，在寫入視頻的時候我們需要用到。

2.7、寫入視頻

寫入視頻的操作也是常規代碼：

import?cv2 fourcc?=?cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v') writer?=?cv2.VideoWriter('11.mp4',?fourcc,?fps,?(w,?h)) #?寫入視頻 writer.write(frame) *** write.release()

有了這些知識，我們就可以開始下一步工作了。

三、像素映射成字符

對于只有一個通道的圖片，我們可以把它當成一個矩形，這個矩形最小單位就是一個像素。而字符化的過程就是用字符替代像素點的過程。所以我們要遍歷圖像的每個像素點，但是我們應該用什么字符取代呢？

我們顏色有一個參照表，而opencv將這個參數表切割成256份，代表不同的程度，我們也可以做一個參照表，不過表中的內容不是顏色，而是字符。

顏色表

上圖為顏色表，我們可以使顏色表和字符表建立映射關系。假如字符表如下：

mqpka89045321@#$%^&*()_=||||}

我們可以得到下列公式：字符和顏色之間等式

經過變換可以求得相應顏色對應字符表中的字符：

計算字符下標的公式

這個公式不理解也沒關系，只需要會用即可。下面就是我們像素轉字符的代碼：

def?pixel2char(pixel):char_list?=?"@#$%&erytuioplkszxcv=+---.?????"index?=?int(pixel?/?256?*?len(char_list))return?char_list[index]

這個字符表是可以自己定義的。

四、生成字符圖片

現在我們只需要將像素逐個轉換成字符就好了，代碼如下：

def?get_char_img(img,?scale=4,?font_size=5):#?調整圖片大小h,?w?=?img.shapere_im?=?cv2.resize(img,?(w//scale,?h//scale))#?創建一張圖片用來填充字符char_img?=?np.ones((h//scale*font_size,?w//scale*font_size),?dtype=np.uint8)*255font?=?cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX#?遍歷圖片像素for?y?in?range(0,?re_im.shape[0]):for?x?in?range(0,?re_im.shape[1]):char_pixel?=?pixel2char(re_im[y][x])cv2.putText(char_img,?char_pixel,?(x*font_size,?y*font_size),?font,?0.5,?(0,?0,?0))return?char_img

這里我們使用了一個np.ones函數，它的作用我們理解為生成一個黑色圖片。

生成的尺寸我們先除了scale，然后再乘font_size。scale是原圖的縮小程度，因為像素有很多，所以我們需要先把圖片縮小。而為了讓我們的字體顯示更清楚，我們需要把生成的字符圖片放大。

因此需要注意，雖然我們生成的圖片看起來單調，但是當font_size設置為5時，得到的圖片已經比較大了。因此當你生成長時間的視頻時，會花費比較多的時間，生成的視頻也比較大。

我們來測試一下上面的函數：

import?cv2 import?numpy?as?npdef?pixel2char(pixel):char_list?=?"@#$%&erytuioplkszxcv=+---.?????"index?=?int(pixel?/?256?*?len(char_list))return?char_list[index]def?get_char_img(img,?scale=4,?font_size=5):#?調整圖片大小h,?w?=?img.shapere_im?=?cv2.resize(img,?(w//scale,?h//scale))#?創建一張圖片用來填充字符char_img?=?np.ones((h//scale*font_size,?w//scale*font_size),?dtype=np.uint8)*255font?=?cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX#?遍歷圖片像素for?y?in?range(0,?re_im.shape[0]):for?x?in?range(0,?re_im.shape[1]):char_pixel?=?pixel2char(re_im[y][x])cv2.putText(char_img,?char_pixel,?(x*font_size,?y*font_size),?font,?0.5,?(0,?0,?0))return?char_imgif?__name__?==?'__main__':img?=?cv2.imread('dl.jpg',?0)res?=?get_char_img(img)cv2.imwrite('d.jpg',?res)

效果如下：

生成的字符畫

可以看到效果還是很不錯的。

五、生成字符視頻

有了上面的代碼，我們就可以對整個視頻進行轉換了。將視頻轉換成字符視頻的代碼如下：

def?generate(input_video,?output_video):#?1、讀取視頻cap?=?cv2.VideoCapture(input_video)#?2、獲取視頻幀率fps?=?cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)#?讀取第一幀，獲取轉換成字符后的圖片的尺寸ret,?frame?=?cap.read()char_img?=?get_char_img(cv2.cvtColor(frame,?cv2.COLOR_BGR2GRAY),?4)#?創建一個VideoWriter，用于保存視頻fourcc?=?cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')writer?=?cv2.VideoWriter(output_video,?fourcc,?fps,?(char_img.shape[1],?char_img.shape[0]))while?ret:#?讀取視頻的當前幀，如果沒有則跳出循環ret,?frame?=?cap.read()if?not?ret:break#?將當前幀轉換成字符圖gray?=?cv2.cvtColor(frame,?cv2.COLOR_BGR2GRAY)char_img?=?get_char_img(gray,?4)#?轉換成BGR模式，便于寫入視頻char_img?=?cv2.cvtColor(char_img,?cv2.COLOR_GRAY2BGR)writer.write(char_img)writer.release()

下面是卡卡西經典戰役的字符視頻片段：

卡卡西vs帶土效果

完整代碼如下：

import?cv2 import?numpy?as?npdef?pixel2char(pixel):char_list?=?"@#$%&erytuioplkszxcv=+---.?????"index?=?int(pixel?/?256?*?len(char_list))return?char_list[index]def?get_char_img(img,?scale=4,?font_size=5):#?調整圖片大小h,?w?=?img.shapere_im?=?cv2.resize(img,?(w//scale,?h//scale))#?創建一張圖片用來填充字符char_img?=?np.ones((h//scale*font_size,?w//scale*font_size),?dtype=np.uint8)*255font?=?cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX#?遍歷圖片像素for?y?in?range(0,?re_im.shape[0]):for?x?in?range(0,?re_im.shape[1]):char_pixel?=?pixel2char(re_im[y][x])cv2.putText(char_img,?char_pixel,?(x*font_size,?y*font_size),?font,?0.5,?(0,?0,?0))return?char_imgdef?generate(input_video,?output_video):#?1、讀取視頻cap?=?cv2.VideoCapture(input_video)#?2、獲取視頻幀率fps?=?cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)#?讀取第一幀，獲取轉換成字符后的圖片的尺寸ret,?frame?=?cap.read()char_img?=?get_char_img(cv2.cvtColor(frame,?cv2.COLOR_BGR2GRAY),?4)#?創建一個VideoWriter，用于保存視頻fourcc?=?cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')writer?=?cv2.VideoWriter(output_video,?fourcc,?fps,?(char_img.shape[1],?char_img.shape[0]))while?ret:#?讀取視頻的當前幀，如果沒有則跳出循環ret,?frame?=?cap.read()if?not?ret:break#?將當前幀轉換成字符圖gray?=?cv2.cvtColor(frame,?cv2.COLOR_BGR2GRAY)char_img?=?get_char_img(gray,?4)#?轉換成BGR模式，便于寫入視頻char_img?=?cv2.cvtColor(char_img,?cv2.COLOR_GRAY2BGR)writer.write(char_img)writer.release()if?__name__?==?'__main__':generate('in.mp4',?'out.mp4')

我們只需要修改generate的參數就好了。下面是完整的視頻效果：

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總結

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