前言：
先上分享，废话后讲。
本次分享的是我的毕业设计，程序使用Kivy开发GUI，编程语言是python3。本项目实现了拍摄界面和回放界面的设计，程序实现了自动拍摄多张图像并自动合成HDR的功能。
因为开发过程中很少查到有关kivy的教程和分享，所以希望这个分享可以对大家有所参考作用。
程序框架：
程序中有三个类：sjnCamera3App、CameraScreen和PhotoScreen，分别是：入口类继承了App、拍摄界面类和相册界面类。
CameraScreen类中有以下方法：selectCamera选择摄像头，selectCompensation设置曝光补偿，takePicture拍摄主要函数，getExposureList生成快门速度序列，loadExposureSeq载入曝光序列，writeList将LDR图片序列名称和对应快门速度写入txt文件，createHDR合成并生成HDR图像。
PhotoScreen类中有以下方法：init初始化函数并读入HDR_list.txt(相册中的所有图像名称)，displayHDR将新图片显示，可以理解为update，right下一张，left上一张，exit_display退出相册的处理。
补充：要正常运行这个程序，需要在工作目录下添加三个文件夹：HDR、LDR、List，另外HDR文件夹里面要有”HDR_list.txt“
程序全部代码和注释：
大家可以移步CSDN看，同标题文章。简书好像没有添加代码（可能是我不会用）。
from kivy.app import App
from kivy.uix.screenmanager import ScreenManager, Screen
from kivy.lang import Builder
import time
import cv2 as cv
import numpy as np
import os
import cv2
# 以下是kv language,GUI的代码:
Builder.load_string("""
<CameraScreen>:
# 拍摄界面类
BoxLayout:
orientation: 'vertical'
Camera: # 取景预览使用了kivy的camera控件，这个其实不太好，虽然可以运行，但是算是一个小bug，和后面拍摄照片用的opencv会发生冲突，
#拍摄照片完成后预览画面会卡住，我是想统一用opencv但是暂时没有成功实现。
id: sjnCamera
play: True
index: 0 # 摄像头编号
width:'60dp'
height:'80dp'
BoxLayout:
# 切换摄像头模块
orientation:'horizontal'
size_hint:1,.1
Button:
text:'camera0'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCamera(0) # 绑定按钮的响应函数：本类的selectCamera（）函数
Button:
text:'camera1'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCamera(1)
Button:
text:'camera2'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCamera(2)
Button:
text:'camera3'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCamera(3)
BoxLayout:
orientation:'horizontal'
size_hint:1,.1
Button:
text:'1 stop'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCompensation(1)
Button:
text:'2 stop'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCompensation(2)
Button:
text:'3 stop'
background_color: 1,1,0,1
on_press: root.selectCompensation(3)
BoxLayout:
# 其他功能模块
orientation:'horizontal'
size_hint_y: None
height: '48dp'
Button:
# 相册入口
text: 'Display'
on_press: root.manager.current = 'photo_screen' # 将屏幕切换为PhotoScreen，
#'photo_screen'是sjnCamera3App类中设置的PhotoScreen名称
Button:
# 拍摄按钮
text: 'Shoot'
on_press: root.takePicture() # 本类的takePicture（）函数
Button:
text: 'createCamera'
#on_press: root.createCamera() # 这个是搭配切换摄像头用的，目前暂时没有完成实现，所以没有开放
<PhotoScreen>:
# PhotoScreen类，相册界面
display_HDR_image:"HDR/fusion_175225.png" # 全局变量，用来更新显示的画面。
BoxLayout:
orientation: 'vertical'
Image:
# 图片控件
id:HDR_display
source:root.display_HDR_image # 上面提到的全局变量，用来赋值给source。只要更改这个变量再刷新就能实现切换图片的效果。
size_hint:1,.9
BoxLayout:
orientation:'horizontal'
size_hint:1,.1
Button:
# 上一张
text: 'left'
on_press: root.left() # 绑定响应函数：本类的left
Button:
# 下一张
text: 'right'
on_press: root.right()
Button:
# 切换回拍摄界面的按钮
text: 'Back'
on_press:
# 可以绑定多个按钮响应事件，格式如此。
root.exit_display() # 切回拍摄界面时调用本类exit_display把索引调回0
root.manager.current = 'camera_screen' # 切换显示屏幕到拍摄界面
""")
class CameraScreen(Screen):
global camera_id # 选择摄像头
camera_id = 0 # 默认摄像头
global compensation # 曝光补偿
compensation = 1 # 默认曝光补偿
def selectCamera(self, i):
"""切换摄像头"""
global camera_id # 声明用到的全局变量
camera_id = i
print("selected camera " + str(camera_id)) # print语句只是为了运行的时候看看是否正常运行，后面都是如此
return camera_id
def selectCompensation(self, i):
"""设置曝光补偿"""
global compensation
compensation = i
print("selected compensation " + str(compensation))
return compensation
def takePicture(self):
"""拍摄函数"""
global compensation
global camera_id
global camera
pic_list = [] # 由于这个程序是为了实现合成HDR所以需要拍摄多张图片，用pic_list列表保存图片名称
take_picture_number = 3 # 设置包围曝光拍摄3张照片合成1张HDR
self.ids['sjnCamera'].play = False # 尝试关闭预览的相机，后面再打开，以修复bug，但是并没有成功
cam = cv2.VideoCapture(camera_id) # 创建相机实例
exposure_list = self.getExposureList(cam, compensation) # 调用本类函数，获得快门速度序列，返回成一个列表，保存快门速度
cwd = os.getcwd() # 当前工作路径
cam.set(cv2.CAP_PROP_AUTO_EXPOSURE, 0.25) # 设置为手动曝光
while take_picture_number:
for t in exposure_list:
cam.set(cv2.CAP_PROP_EXPOSURE, t) # 传入快门速度，拍摄合成HDR所需要的照片
ret, frame_read = cam.read()
if ret:
time_str = time.strftime("%H%M%S")
picture_name = "IMG_{}".format(time_str) + "_" + str(take_picture_number) + ".jpg" # 图片名称
save_path = cwd + "/LDR/" + picture_name # 拍摄照片保存路径
cv2.imwrite(save_path, frame_read)
pic_list.append(picture_name) # 图片名称序列
print('保存图像成功')
print("camera_id:" + str(camera_id))
take_picture_number -= 1
else:
print("获取失败")
break
cam.release()
cam.set(cv2.CAP_PROP_AUTO_EXPOSURE, 0.75) # 设置回自动曝光
file_name = self.writeList(cwd, pic_list, exposure_list) # 调用本类函数，写入txt，这个txt是后面合成HDR需要用到的。
self.createHDR(cwd, file_name, time_str) # 调用本类函数，生成HDR，并保存
self.ids['sjnCamera'].play = True
def getExposureList(self, cam, compensation):
"""生成快门速度序列"""
exposure_list = []
auto_exposure_time = 1 / float(cv2.CAP_PROP_EXPOSURE) # 获取标准曝光时间
if compensation == 2: # 两档曝光补偿，自动测光的快门速度除以4和乘以4
exposure_time_m = auto_exposure_time / 4
exposure_time_p = auto_exposure_time * 4
exposure_list.append(exposure_time_m) # 曝光时间序列
exposure_list.append(auto_exposure_time)
exposure_list.append(exposure_time_p)
elif compensation == 3:
exposure_time_m = auto_exposure_time / 8
exposure_time_p = auto_exposure_time * 8
exposure_list.append(exposure_time_m) # 曝光时间序列
exposure_list.append(auto_exposure_time)
exposure_list.append(exposure_time_p)
else: # 默认一档曝光补偿
exposure_time_m = auto_exposure_time / 2
exposure_time_p = auto_exposure_time * 2
exposure_list.append(exposure_time_m) # 曝光时间序列
exposure_list.append(auto_exposure_time)
exposure_list.append(exposure_time_p)
return exposure_list
def loadExposureSeq(self, path, file_name):
"""载入曝光序列"""
images = []
times = []
list_path = path + "/List/"
LDR_path = path + "/LDR/"
file_path = os.path.join(list_path, file_name)
with open(file_path) as f: # 打开txt文件，按行读入到content
content = f.readlines()
for line in content: # 按行读取
tokens = line.split() # 存为数组
images.append(cv.imread(os.path.join(LDR_path, tokens[0])))
times.append(1 / float(tokens[1]))
return images, np.asarray(times, dtype=np.float32)
def writeList(self, path, frame_list, exposure_list):
"""写入txt文件"""
path = path + "/List/"
list_name_index = time.strftime("%H%M%S")
file = list_name_index + '.txt'
i = len(frame_list)
f_path = os.path.join(path, file)
with open(os.path.join(path, file), 'a') as f:
while i:
f.write(str(frame_list[3 - i]) + ' ' + str(exposure_list[3 - i]) + '\n')
i -= 1
print("writeList 成功 ---")
return file
def createHDR(self, cwd, file_name, time_str):
images, times = self.loadExposureSeq(cwd, file_name) # 读取图形名称和曝光时间
alignMTB = cv2.createAlignMTB() # 对齐图像，创建中值阈值位图
alignMTB.process(images, images)
calibrate = cv.createCalibrateDebevec() # 获得响应曲线
response = calibrate.process(images, times)
merge_debevec = cv.createMergeDebevec() # 合并图像
hdr = merge_debevec.process(images, times, response)
tonemap = cv.createTonemap(2.2) # 映射
ldr = tonemap.process(hdr)
merge_mertens = cv.createMergeMertens()
fusion = merge_mertens.process(images)
fusion_picture_name = "fusion_{}".format(time_str) + ".png"
save_path = cwd + "/HDR/" + fusion_picture_name
cv.imwrite(save_path, fusion * 255) # 保存图片
print("HDR创建成功---")
file = "HDR_list" + '.txt' # 每生成一张HDR图片，就在HDR_list中插入名字
HDR_list_path = cwd + "/HDR/" + file
with open(HDR_list_path, 'a') as f:
f.write(str(fusion_picture_name) + '\n')
class PhotoScreen(Screen): # 相册界面类
cam = None
clock_event = None
path = os.getcwd() + "/HDR/"
hdr_index = 0
HDR_images = []
def __init__(self, **kwargs):
"""初始化"""
super(PhotoScreen, self).__init__(**kwargs)
with open(os.path.join(self.path, "HDR_list.txt")) as f: # 打开txt文件，按行读入到content，相册中所有图片的名称
self.HDR_images = f.readlines()
print(self.HDR_images)
def displayHDR(self, index):
print(self.HDR_images[index])
self.display_HDR_image = "HDR/" + self.HDR_images[self.hdr_index].strip('\n') # 更改全局变量，用来更新source
self.canvas.ask_update() # 更新显示
def right(self):
self.hdr_index += 1 # 索引加1，下一张
if self.hdr_index > len(self.HDR_images) - 1:
self.hdr_index = len(self.HDR_images) - 1
self.displayHDR(self.hdr_index) # 调用上面的函数更新图片
def left(self):
self.hdr_index -= 1
if self.hdr_index < 0:
self.hdr_index = 0
self.displayHDR(self.hdr_index)
def exit_display(self): # 离开相册时，把索引调回第一张
self.hdr_index = 0
class SjnCamera3App(App):
def build(self):
# Create the screen manager
sm = ScreenManager()
sm.add_widget(CameraScreen(name='camera_screen')) # 把两个屏幕类添加到ScreenManager
sm.add_widget(PhotoScreen(name='photo_screen'))
return sm
if __name__ == '__main__':
SjnCamera3App().run()
本人废话：
这是我第一次在CSDN上写文章做分享，以前都是一个看别人文章的人。突发奇想写这篇文章是因为我在做这次开发的过程中，查了很多资料，发现用kivy的人人少，资料也很少，自己摸索了很久，大多是看kivy的官方文档边看边做，花费了很多精力。突然又想到之前能找到别人分享的经验真的是太可贵了，非常感谢他们。特别是把教程写得很详细友好的人。所以我也愿意做一些分享，并且尽量写得友好详细，希望这个案例对大家能够有所参考价值，替大家节省一点精力。
大家有什么问题也可以在评论区讨论，如果是我遇到过的，并且还记得，我会回复。（之前没有意识记录遇到的问题...）
