OpenCV下按视频帧率（FPS）播放视频

杨青锦

东北财经大学津桥商学院， 大连 116023

OpenCV下按视频帧率（FPS）播放视频

杨青锦

东北财经大学津桥商学院， 大连 116023

本文阐述了如何在OpenCV下按视频帧率（FPS）播放视频。程序使用了Windows系统下的高精度计时器控制视频播放的帧间隔时间。本文给出了高精度计时器的使用方法、实现时间控制功能的主要程序片段，并在文章的最后比较了高精度计时器与一般计时函数的精度。

OpenCV；帧率；高精度计时器；播放视频

OpenCV; fps; high-resolution timer; play video

OpenCV是Intel公司资助的开源计算机视觉库。它提供了几百个C/C++函数，实现了计算机视觉领域中大部分最常用的算法。使用OpenCV开发计算机视觉应用程序，经常要读取从摄像机获得的视频流或视频文件，获得其中的每一帧，再对该帧进行算法处理。如果要满足程序交互性的需要，通常还要将算法处理过的帧按原视频帧率（FPS, frame per second）显示出来。OpenCV提供了视频帧的读取、显示函数以及获得视频帧率属性的函数，而按帧率决定的帧时间间隔显示帧，则需要自己编程来解决。

在程序中，首先要取得视频的帧率属性，并由此计算出帧间隔时间，代码如下：

CvCapture* cvCreateFileCapture( const char* filename )的参数是要读取的文件名，函数返回指向CvCapture结构体的指针，该指针的作用类似于我们用fopen()函数打开文件，返回的指向FILE结构体的指针，之后我们可以通过这个指针操作视频文件。如果程序是从摄像机读取视频，则用cvCreateCameraCapture（）代替该函数。

double cvGetCaptureProperty( CvCapture* capture, int property_id )的作用是得到视频的属性信息，参数CV_ CAP_PROP_FPS要求函数返回帧率。用1000除以帧率，就得到了以毫秒为单位的帧间隔时间。

通常一个处理视频的OpenCV程序主循环如下所示：

IplImage* cvQueryFrame( CvCapture* capture )的功能是顺序读取视频的一帧，如果视频结束，则返回的指针为NULL。程序接下来将对帧进行算法处理。在处理结束后，cvShowImage()将帧显示在名为Video的窗口中。cvWaitKey(40)的作用是延时40毫秒。假如我们对每一帧不做任何算法处理，那么该循环体的功能，就是将该视频以40毫秒的帧间隔（即25 fps)播放出来。然而在实际应用中，算法处理部分总会占用不定量的时间，所以延时固定时长的做法是不成立的。要使循环体的执行时间，即每一帧的处理时间，保持在帧率决定的帧间隔时间上，需要在循环体得首尾加入时间检测代码，即在开头获取开始时间，在末尾获取结束时间，两个时间的差值就是循环体执行时间。如果循环体执行时间小于帧间隔时间，则延时以确保循环体执行时间满足应有的帧间隔时间。

在Windows操作系统下，我们用API函数QueryPerformanceFrequency()和QueryPerformanceCounter()进行时间检测。这两个函数的声明如下：

QueryPerformanceFrequency()的输出值lpFrequency指向系统内高精度性能计数器的频率，QueryPerformanceCounter()的输出值lpPerformanceCount指向调用时刻高精度性能计数器的计数。在使用时，两次调用QueryPerformanceCounter()，所得结果的差值，除以QueryPerformanceFrequency()得到的频率，就得到两次调用的间隔时间。举例来说，如QueryPerformanceFrequency()得到的高精度性能计数器的频率是每秒50000次，先后两次调用QueryPerformanceCounter()得到的值分别是1500和3500，那么两次调用的时间间隔为(3500-1500)/50000=0.04秒。

上述两个函数的参数都是 LARGE_ INTEGER* 类型，LARGE_INTEGER的定义如下：

由上可见，LARGE_INTEGER代表了一个64位的整数，在一般程序中，我们只需要使用其低32位，即DWORD LowPart。

实现时间控制功能的完整程序片段如下所示：

在一般的对实时性要求不高的程序中，常使用Windows API函数GetTickCount()获取时间间隔。MSDN关于GetTickCount()的时间精度说明在10～16毫秒之间，这对于一般应用程序中的耗时计算是足够的，但对于帧时间间隔在毫秒级的视频播放来说，就显得精度不足了。MSDN推荐了高精度计时器QueryPerformanceFrequency()和QueryPerformanceCounter()用于更高精度的计时，虽然MSDN没有明确说明高精度计时器的所能达到的精度，因其精度取决于计算机处理器，但在笔者的实际应用中，高精度性能计数器完全可以满足视频播放的毫秒级精度。

最后补充一点，如果处理视频的循环体执行时间大于原视频的帧间隔时间，造成视频不能按原帧率播放，则需要优化每帧的处理算法，使每帧的处理时间保持在限度之内，满足实时性的需求。

[1]刘瑞祯，于仕琪.OpenCV教程 基础篇. 北京北京航空航天大学出版社, 2007.

[2]Intel OpenCV1.0安装包自带帮助文档.http:// opencvlibrary.sourceforge.net/，2007.

[3]Microsoft MSDN. http://msdn.microsoft.com/，4/10/2011.

How to play video at its original fps in OpenCV

Yang Qingjin
Kingbridge College of Dongbei University of Finance & Economics Dalian 116023

This article depicts how to play video at its original fps in OpenCV. The program uses highresolution timer of Windows system to play video at a certain frame interval. This article demonstrates the usage of high-resolution timer and the code segment implementing time control. In the end, this article compares the resolution between high-resolution timer and common timer function.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.21.032

杨青锦，1982，男，硕士，物流系统中的计算机视觉应用。