使用 Python Flask 建立 USB 網路攝影機串流視訊
身為一個 AIOT 專家，我將為您提供一個完整的規劃，教您如何使用 Python Flask 框架建立一個網頁應用程式，以實現從 USB 網路攝影機取得視訊，並透過網頁瀏覽器進行串流分享。這個方案不僅能讓您快速搭建服務，也具備良好的擴展性，能輕鬆整合進您的 AIOT 雲端平台。
1. 核心技術與軟體架構
我們將使用以下技術來實現這個功能：
Python Flask： 作為輕量級的後端網頁伺服器，負責處理 HTTP 請求並串流視訊。
OpenCV (
cv2)： 用於讀取 USB 網路攝影機的影像資料。OpenCV 是一個功能強大的電腦視覺函式庫，能輕鬆處理影像和視訊流。Generator (生成器)： Python 的生成器是實現即時視訊串流的關鍵。它能持續產生影像幀（frame），並將其推送給網頁瀏覽器，而不會一次性載入所有資料，這對記憶體和效能非常有幫助。
HTML & JavaScript： 用於建立網頁前端，透過
<img>標籤來接收和顯示串流影像。
2. 程式碼實作步驟
以下是一個簡潔且完整的程式碼範例，您可以直接複製並執行。
步驟一：安裝必要的函式庫
請先在您的 Python 環境中安裝 Flask 和 OpenCV：
pip install Flask opencv-python
步驟二：撰寫 Flask 後端程式碼
建立一個名為 app.py 的檔案，並貼上以下程式碼。這段程式碼包含了兩個主要部分：一個是網頁前端（index.html），另一個是視訊串流後端。
from flask import Flask, render_template, Response
import cv2
app = Flask(__name__)
# 開啟 USB 網路攝影機
# 參數 0 通常代表第一個 USB 攝影機。如果有多個，可以嘗試 1, 2, ...
camera = cv2.VideoCapture(0)
def generate_frames():
"""
這是一個生成器函數，它會持續從攝影機讀取影像幀，
並將每一幀轉換成 JPEG 格式。
"""
while True:
# 從攝影機讀取一幀影像
success, frame = camera.read()
if not success:
break
else:
# 將影像幀轉換為 JPEG 格式，這對於網頁顯示非常高效
ret, buffer = cv2.imencode('.jpg', frame)
frame_bytes = buffer.tobytes()
# 使用 `yield` 將影像幀打包成串流數據
yield (b'--frame\r\n'
b'Content-Type: image/jpeg\r\n\r\n' + frame_bytes + b'\r\n')
@app.route('/')
def index():
"""
主頁面路由，用於顯示視訊串流
"""
# 這裡可以直接返回 HTML 內容，或者使用 render_template
# 為了方便，我們直接在函數中寫 HTML
html_content = """
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>USB 攝影機串流</title>
</head>
<body>
<h1>即時視訊串流</h1>
<img src="/video_feed" width="640" height="480">
</body>
</html>
"""
return html_content
@app.route('/video_feed')
def video_feed():
"""
這個路由用於將影像串流發送給網頁，
使用 Multipart/x-mixed-replace 協議實現即時更新。
"""
return Response(generate_frames(), mimetype='multipart/x-mixed-replace; boundary=frame')
if __name__ == '__main__':
# 啟動 Flask 應用程式
# host='0.0.0.0' 允許從外部網路訪問
app.run(host='0.0.0.0', debug=True)
步驟三：執行程式
在命令提示字元或終端機中，執行您的 Python 腳本：
python app.py
如果一切順利，您會看到類似以下的輸出，表示伺服器已經啟動：
* Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)
* Restarting with stat
* Debugger is active!
步驟四：在瀏覽器中查看視訊
開啟您的網頁瀏覽器，並輸入以下網址：
http://localhost:5000/
如果您是從其他電腦訪問，請將 localhost 替換為執行伺服器電腦的 IP 地址。您將會看到即時的 USB 攝影機畫面。
3. 應用場景與擴展性
這個基本的視訊串流架構是您未來開發更複雜 AIOT 專案的基石。您可以輕鬆地進行以下擴展：
整合到您的 AIOT 平台： 在您的會員管理系統中，為每個
IOT_dev（設備）設定一個專屬的視訊串流網址。當使用者擁有特定設備的Lev3（監看權） 時，就可以在網頁上觀看該設備的即時視訊。遠端監控： 您的使用者可以隨時隨地透過網頁或手機應用程式，查看家裡或辦公室的即時畫面。
AI 影像分析： 您可以在
generate_frames()函數中加入更多的電腦視覺程式碼，例如人臉辨識、物體偵測等，將分析結果疊加到影像上，再傳輸給網頁。
這個方案讓您可以快速建立一個功能強大的視訊監控服務，並將其無縫整合到您既有的 AIOT 雲端平台中。
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