OpenCV (Python的cv2) 删除后未释放相机的VideoCapture

Question

我刚学会Python，差不多一个月前开始接触的，最近根据网上找到的例子和别人的代码拼凑了一个程序。

我用Tkinter做了一个图形界面，可以在画布上显示摄像头的实时画面，画面会不断更新。但是每次关闭图形界面再重新运行脚本时，偶尔会出现一个错误：

Exception in Tkinter callback
Traceback (most recent call last):
    File "C:\Python27\lib\lib-tk\Tkinter.py", line 1410, in __call__
        return self.func(*args)
    File "C:\Python27\lib\lib-tk\Tkinter.py", line 495, in callit
        func(*args)
   File "C:\...\cv2_cam_v8.py", line 20, in update_video
        (self.readsuccessful,self.f) = self.cam.read()
SystemError: NULL object passed to Py_BuildValue

出现错误时，程序无法读取任何图像，视频流也无法更新画布。第一次运行和每隔一次运行时，脚本都能正常工作，没有错误。根据我之前对cv2模块中VideoCapture函数的测试，我发现必须删除摄像头对象才能释放它，这样后续的运行才能正常捕捉到摄像头的画面。我在控制台输入who检查命名空间时，没有看到cam，所以我知道在关闭图形界面后它确实被删除了。我不明白为什么cv2的读取函数会出错。我觉得这个错误每隔一次出现，是因为在错误发生时，某些垃圾回收或错误处理机制删除或释放了与摄像头相关的东西，但我不知道具体是什么...

这是我的代码：

import cv2
import Tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk


class vid():      
    def __init__(self,cam,root,canvas):
        self.cam = cam
        self.root = root
        self.canvas = canvas

    def update_video(self):
        (self.readsuccessful,self.f) = self.cam.read()
        self.gray_im = cv2.cvtColor(self.f, cv2.COLOR_RGB2GRAY)
        self.a = Image.fromarray(self.gray_im)
        self.b = ImageTk.PhotoImage(image=self.a)
        self.canvas.create_image(0,0,image=self.b,anchor=tk.NW)
        self.root.update()
        self.root.after(33,self.update_video)


if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    videoframe = tk.LabelFrame(root,text='Captured video')
    videoframe.grid(column=0,row=0,columnspan=1,rowspan=1,padx=5, pady=5, ipadx=5, ipady=5)
    canvas = tk.Canvas(videoframe, width=640,height=480)
    canvas.grid(column=0,row=0)
    cam = cv2.VideoCapture(2)
    x = vid(cam,root,canvas)
    root.after(0,x.update_video)
    button = tk.Button(text='Quit',master=videoframe,command=root.destroy)
    button.grid(column=0,row=1)
    root.mainloop()
    del cam

像这样重构代码：

def update_video(cam,root,canvas):
    (readsuccessful,f) = cam.read()
    gray_im = cv2.cvtColor(f, cv2.COLOR_RGB2GRAY)
    a = Image.fromarray(gray_im)
    b = ImageTk.PhotoImage(image=a)
    canvas.create_image(0,0,image=b,anchor=tk.NW)
    root.update()
    root.after(33,update_video(cam,root,canvas))

if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    videoframe = tk.LabelFrame(root,text='Captured video')
    videoframe.grid(column=0,row=0,columnspan=1,rowspan=1,padx=5, pady=5, ipadx=5, ipady=5)
    canvas = tk.Canvas(videoframe, width=640,height=480)
    canvas.grid(column=0,row=0)
    cam = cv2.VideoCapture(2)
    root.after(0,update_video(cam,root,canvas))
    button = tk.Button(text='Quit',master=videoframe,command=root.destroy)
    button.grid(column=0,row=1)
    root.mainloop()
    del cam

在图形界面中没有显示按钮，并且在关闭窗口后出现了这个错误：

RuntimeError: Too early to create image

我有三个问题

1 - ~~我该如何避免这些异常？~~ 更新：把“root.after(0,update_video(cam,root,canvas))”改成“root.after(0,lambda: update_video(cam,root,canvas))”以及把“update_video(cam,root,canvas)”改成“update_video(cam,root,canvas,event=None)”或者用这种格式传递参数：“root.after(time_to_wait, callback, arguments, master)”解决了第二个错误（还有其他一些我没有提到的错误）。另外，正如kobejohn指出的，添加一个try: except块也能解决第二个错误。更多细节请查看他的回答。

2 - 在cv2中有没有比.read()更快、更高效的函数？编辑：有没有办法重构我的代码以获得更高的帧率？文档中只列出了读取函数，我刚看到有说如果不在文档中，那就不可用。这个方法只能给我大约5帧每秒，而10-20帧每秒会更可接受。更新：根据kobejohn和我在不同摄像头上的测试差异，低帧率是由于摄像头质量差造成的。更好的摄像头能提供更高的帧率。

3 - 我看到说尽量避免使用update()，那我该如何让画布重新绘制图像呢（或者如何在这段代码中实现update_idletasks()）？我需要实现某种线程吗，还是可以避免？更新：我已经让代码在不使用update()方法的情况下工作，但我还是得考虑实现线程，因为当我从主图形界面点击按钮开始录制视频流时，程序会冻结/变得无响应。

完成的程序将用于Ubuntu和Windows（可能也会在Mac上使用）。我现在在使用Windows 7，IDE是Spyder 2.1.11（Python 2.7.3）。

谢谢大家，任何建议和解决方案都非常感谢！

祝好，

S. Chia

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OpenCV (Python的cv2) 删除后未释放相机的VideoCapture

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