如何将 OpenCV C++ 代码中的帧流式传输到 Video4Linux 或 ffmpeg？

我正在尝试使用 OpenCV 处理视频流中的帧。目标是从流中获取帧，对其进行处理，然后将处理后的帧放入新的/新鲜的流中。

我已经能够使用 OpenCV 视频捕获功能成功读取流。但不知道如何使用处理后的帧创建输出流。

为了进行一些基本测试，我使用 ffmpeg 从本地视频文件创建了一个流，如下所示：

ffmpeg -i sample.mp4 -v 0 -vcodec mpeg4 -f mpegts \
        "udp://@127.0.0.1:23000?overrun_nonfatal=1&fifo_size=50000000"

在我的 C++ 代码中，使用 OpenCV 库的 VideoCapture 功能，我能够捕获上面创建的流。我想要实现的基本布局附在下面：

cv::VideoCapture capture("udp://@127.0.0.1:23000?overrun_nonfatal=1&fifo_size=50000000", cv::CAP_FFMPEG);

cv::Mat frame;

while (true) 
{
    // use the above stream to capture a frame
    capture >> frame;
    
    // process the frame (not relevant here)
    ...

    // finally, after all the processing is done I 
    // want to put this frame on a new stream say at
    // udp://@127.0.0.1:25000, I don't know how to do
    // this, ideally would like to use Video4Linux but
    // solutions with ffmpeg are appreciated as well
}

正如您从上面代码中的注释中看到的，我不知道应该如何开始处理这个问题，我尝试搜索类似的问题，但我能找到的只是如何使用流进行 VideoCapture，与输出到溪流。

我对此比较陌生，对你们许多人来说这似乎是一个非常基本的问题，请原谅。

我们可以使用与我的相同的技术以下 Python 代码示例.

• 将FFmpeg作为子进程执行，打开stdin管道进行写入

   FILE *pipeout = popen(ffmpeg_cmd.c_str(), "w")
  

• Write frame.data到 FFmpeg 子进程的标准输入管道（在循环中）

   fwrite(frame.data, 1, width*height*3, pipeout);
  

• 最后关闭管道（会关闭子进程）

   pclose(pipeout);
  

以下示例是一个通用示例 - 构建编号帧并将编码视频写入 MKV 输出文件。

该示例使用以下等效命令行：
ffmpeg -y -f rawvideo -r 10 -video_size 320x240 -pixel_format bgr24 -i pipe: -vcodec libx264 -crf 24 -pix_fmt yuv420p output.mkv

您可以根据您的具体要求调整参数（替换output.mkv with udp://@127.0.0.1:25000).

将编号框架替换为capture >> frame，并调整大小和帧速率。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <chrono>
#include <thread>
#include "opencv2/opencv.hpp"

int main()
{
    int width = 320;
    int height = 240;
    int n_frames = 100;
    int fps = 10;

    //Use a "generic" example (write the output video in output.mkv video file).
    //ffmpeg -y -f rawvideo -r 10 -video_size 320x240 -pixel_format bgr24 -i pipe: -vcodec libx264 -crf 24 -pix_fmt yuv420p output.mkv
    std::string ffmpeg_cmd = std::string("ffmpeg -y -f rawvideo -r ") + std::to_string(fps) +
                             " -video_size " + std::to_string(width) + "x" + std::to_string(height) +
                             " -pixel_format bgr24 -i pipe: -vcodec libx264 -crf 24 -pix_fmt yuv420p output.mkv";

    //Execute FFmpeg as sub-process, open stdin pipe (of FFmpeg sub-process) for writing.
    //In Windows we need to use _popen and in Linux popen
#ifdef _MSC_VER
    FILE *pipeout = _popen(ffmpeg_cmd.c_str(), "wb");   //Windows (ffmpeg.exe must be in the execution path)
#else
    //https://batchloaf.wordpress.com/2017/02/12/a-simple-way-to-read-and-write-audio-and-video-files-in-c-using-ffmpeg-part-2-video/
    FILE *pipeout = popen(ffmpeg_cmd.c_str(), "w");     //Linux (assume ffmpeg exist in /usr/bin/ffmpeg (and in path).
#endif

    for (int i = 0; i < n_frames; i++)
    {
        cv::Mat frame = cv::Mat(height, width, CV_8UC3);
        frame = cv::Scalar(60, 60, 60); //Fill background with dark gray
        cv::putText(frame, std::to_string(i+1), cv::Point(width/2-50*(int)(std::to_string(i+1).length()), height/2+50), cv::FONT_HERSHEY_DUPLEX, 5, cv::Scalar(30, 255, 30), 10);  // Draw a green number

        cv::imshow("frame", frame);cv::waitKey(1); //Show the frame for testing

        //Write width*height*3 bytes to stdin pipe of FFmpeg sub-process (assume frame data is continuous in the RAM).
        fwrite(frame.data, 1, width*height*3, pipeout);
    }

    // Flush and close input and output pipes
    fflush(pipeout);

#ifdef _MSC_VER
    _pclose(pipeout);   //Windows
#else
    pclose(pipeout);    //Linux
#endif

    //It looks like we need to wait one more second at the end. //https://stackoverflow.com/a/62804585/4926757
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000)); // sleep for 1 second

    return 0;
}