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## Introducción al Módulo de Cámara

Autor:

  Nirav Patel

Contacto:

  nrp@eclecti.cc

Traducción al español:

  Estefanía Pivaral Serrano

Pygame 1.9 viene con soporte para cámaras interconectadas, lo que nos permite capturar imagenes quietas, ver transmiciones en vivo y hacer visión computarizada. Este tutorial cubrirá todos estos casos de uso, proporcionando ejemplos de código que pueden usar para basar sus propias apps o juegos. Pueden consultar la documentación de referencia por una API completa: `reference documentation`

Nota

A partir de Pygame 1.9 el módulo de cámara ofrece soporte nativo para cámaras que usan v4l2 en Linux. Existe soporte para otras plataformas via Videocapture o OpenCV, pero esta guía se enfocará en en módulo nativo. La mayor parte del código será válido para otras plataformas, pero ciertas cosas como los controles no funcionarán. El módulo está también marcado como EXPERIMENTAL, lo que significa que la API podría cambiar las versiones posteriores.

### Importación e Inicialización

    import pygame
    import pygame.camera
    from pygame.locals import *

    pygame.init()
    pygame.camera.init()

Dado que el módulo de cámara es opcional, necesita ser importado e inicializado manualmente como se muestra arriba.

### Captura de una sola imagen

Ahora repasaremos el caso más simple en el que abrimos una cámara y capturamos un cuadro como Surface. En el siguiente ejemplo, asumimos que hay una cámara en /dev/video0 en la computadora, y la inicializamos con un tamaño de 640 por 480. La Surface llamada 'image' es lo que sea que la cámara estaba viendo cuando get_image() fue llamada.

    cam = pygame.camera.Camera("/dev/video0",(640,480))
    cam.start()
    image = cam.get_image()

#### Listado de Cámaras Conectadas

Puede que se estén preguntando, ¿y si no sabemos la ruta exacta de la cámara? Podemos pedirle al módulo que nos proporcione la lista de cámaras conectadas a la computadora y que inicialice la primera cámara en la lista.

    camlist = pygame.camera.list_cameras()
    if camlist:
        cam = pygame.camera.Camera(camlist[0],(640,480))

#### Uso los Controles de la Cámara

La mayoría de las cámaras admiten controles como voltear la imagen y cambiar el brillo. set_controls() y get_controls() pueden ser usados en cualquier momento después de usar start().

    cam.set_controls(hflip = True, vflip = False)
    print camera.get_controls()

### Captura de una Transmisión en Vivo

El resto de este tutorial se basará en capturar un flujo en vivo de imagenes. Para ello usaremos la clase que se muestra a continuación. Como se describe, simplemente mostrará (blit) en la pantalla una corriente constante de cuadros a la pantalla, mostrando efecivamente un video en vivo. Básicamente es lo que se espera, hacer un bucle con get_image(), se aplica a la pantalla de Surface, y lo voltea. Por razones de rendimiento, suministraremos a la cámara la misma Surface para utilizar en cada ocasión.

    class Capture:
        def __init__(self):
            self.size = (640,480)
            # crear una visualización de surface. cosas estándar de pygame
            self.display = pygame.display.set_mode(self.size, 0)

            # esto es lo mismo que vimos antes
            self.clist = pygame.camera.list_cameras()
            if not self.clist:
                raise ValueError("Sorry, no se detectaron cámaras.")
            self.cam = pygame.camera.Camera(self.clist[0], self.size)
            self.cam.start()

            # crear una surface para capturar, con fines de rendimiento
            # profundidad de bit es la misma que la de la Surface de visualización.
            self.snapshot = pygame.surface.Surface(self.size, 0, self.display)

        def get_and_flip(self):
            # si no querés vincular la velocidad de cuadros a la cámara, podés verificar
            # si la cámara tiene una imagen lista. Tené en cuenta que mientras esto funciona
            # en la mayoría de las cámaras, algunas nunca van a devolver un 'true'.
            if self.cam.query_image():
                self.snapshot = self.cam.get_image(self.snapshot)

            # pasalo (blit) a la Surface de visualización. ¡Simple!
            self.display.blit(self.snapshot, (0,0))
            pygame.display.flip()

        def main(self):
            going = True
            while going:
                events = pygame.event.get()
                for e in events:
                    if e.type == QUIT or (e.type == KEYDOWN and e.key == K_ESCAPE):
                        # cerrar la cámara de forma segura
                        self.cam.stop()
                        going = False

                self.get_and_flip()

Dado que get_image() es una llamada de bloqueo que podría tomar bastante tiempo en una cámara lenta, este ejemplo usa query_image() para ver si la cámara está lista. Esto permite separar la velocidad de fotogramas de tu juego de la de tu cámara. También es posible hacer que la cámara capture imágenes en un subproceso separado obteniendo aproximadamente la misma ganancia de rendimiento, si encontrás que tu cámara no es compatible con la función query_image().

### Visión Básica por Computadora

Al usar los módulos de la cámara, transormación y máscara, pygame puede hacer algo de visión por computadora básica.

#### Modelos de Color

When initializing a camera, colorspace is an optional parameter, with 'RGB', 'YUV', and 'HSV' as the possible choices. YUV and HSV are both generally more useful for computer vision than RGB, and allow you to more easily threshold by color, something we will look at later in the tutorial.

    self.cam = pygame.camera.Camera(self.clist[0], self.size, "RGB")

    self.cam = pygame.camera.Camera(self.clist[0], self.size, "YUV")

    self.cam = pygame.camera.Camera(self.clist[0], self.size, "HSV")

#### Thresholding (Umbralización)

Usando la función threshold() del módulo de transformación, uno puede hacer simple efectos del estilo de pantalla verde o asilar objetos de colores especificos en una escena. En el siguiente ejemplo, usamos umbralización para separar el árbol verde y hacemos que el resto de la imagen sea negra. Consultá la documentación de referencia para más detalles de la función: `threshold function`.

    self.thresholded = pygame.surface.Surface(self.size, 0, self.display)
    self.snapshot = self.cam.get_image(self.snapshot)
    pygame.transform.threshold(self.thresholded,self.snapshot,(0,255,0),(90,170,170),(0,0,0),2)

Por supuesto, esto solo es útil si ya conocés el color exacto del objeto que estás buscando. Para evitar esto y hacer la umbralización utilizable en el mundo real, necesitamos agregar una etapa de calibración en la que identifiquemos el color de un objeto y usarlo para umbralizarlo. Nosotros usaremos la función average_color() del módulo de transformación para hacer esto. A continuación, se muestra un ejemplo de la función calibración que se podría repetir hasta que se produzca un evento como apretar una tecla y [obtener] una imagen de cómo se vería. El color adentro del cuadro será el que se use para la umbralización. Hay que tener en cuenta que estamos usando el modelo de color HSV en las imágenes a continuación.

    def calibrate(self):
        # capturar la imagen
        self.snapshot = self.cam.get_image(self.snapshot)
        # aplicarlo a la Surface de visualización
        self.display.blit(self.snapshot, (0,0))
        # crear un rectángulo (rect) en el medio de la pantalla
        crect = pygame.draw.rect(self.display, (255,0,0), (145,105,30,30), 4)
        # obtener el color promedio del área dentro del rect
        self.ccolor = pygame.transform.average_color(self.snapshot, crect)
        # rellenar la esquina superior izquierda con ese color
        self.display.fill(self.ccolor, (0,0,50,50))
        pygame.display.flip()

    pygame.transform.threshold(self.thresholded,self.snapshot,self.ccolor,(30,30,30),(0,0,0),2)

Pueden usar la misma idea para hacer una simple pantalla verde/azul, al obtener primero una imagen del fondo y después umbralizar contrastando con ella. El ejemplo a continuación solo tiene la cámara apuntando a una pared blanca en modelo de color HSV.

    def calibrate(self):
        # captura un montón de imagenes de fondo.
        bg = []
        for i in range(0,5):
          bg.append(self.cam.get_image(self.background))
        # promedia el color de las imágenes para llegar a uno solo y deshacerse de posibles perturbaciones
        pygame.transform.average_surfaces(bg,self.background)
        # aplicarlo a la Surface de visualización
        self.display.blit(self.background, (0,0))
        pygame.display.flip()

    pygame.transform.threshold(self.thresholded,self.snapshot,(0,255,0),(30,30,30),(0,0,0),1,self.background)

#### Uso del Módulo de Máscara

Lo anterior es genial si solo querés mostrar imágenes, pero con el módulo `mask module`, también podés usar la cámara como dispositivo de entrada para un juego. Por ejemplo, volviendo al ejemplo de la umbralización de un objeto específico, podemos encontrar la posición de ese objeto y usarlo para controlar un objeto en la pantalla.

    def get_and_flip(self):
        self.snapshot = self.cam.get_image(self.snapshot)
        # umbralizar contra el color que obtuvimos antes
        mask = pygame.mask.from_threshold(self.snapshot, self.ccolor, (30, 30, 30))
        self.display.blit(self.snapshot,(0,0))
        # mantener solo el manchón más grande de ese color
        connected = mask.connected_component()
        # asegurarse que el manchón sea lo suficientemente grande, que no sea solo perturbaciones
        if mask.count() > 100:
            # encontrar el centro del manchónfind the center of the blob
            coord = mask.centroid()
            # dibujar un círculo con un tamaño variable en el tamaño del manchón
            pygame.draw.circle(self.display, (0,255,0), coord, max(min(50,mask.count()/400),5))
        pygame.display.flip()

Este es solo el ejemplo más básico. Podés rastrear múltiples manchas de diferentes colores, encontrar los contornos de los objetos, tener detección de colisiones entre objetos de la vida real y del juego, obtener el ángulo de un objetos para permitir su control, y más. ¡A divertirse!

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