Tkinterウィンドウにウェブカメラ映像を表示する方法

Pythonのライブラリはそれぞれ独立しており、目的に応じて自由に組み合わせて使うことができます。特定の機能を持つアプリケーションを構築する際にも、複数のライブラリを連携させることで柔軟な開発が可能です。この記事では、OpenCVとTkinterを組み合わせて、Tkinterウィンドウ内にウェブカメラの映像をリアルタイム表示するアプリケーションを作成します。

OpenCVは、コンピュータビジョンや画像処理関連のタスクを扱うための代表的なPythonライブラリです。一方、TkinterはPython標準搭載のGUIツールキットで、シンプルなデスクトップアプリケーションの画面構築に適しています。

必要なパッケージのインストール

アプリケーションを作成するには、ローカル環境にOpenCVとPillowがインストールされている必要があります。以下のコマンドを実行してインストールしてください。

pip install opencv-python
pip install Pillow

仕組みの概要

このアプリケーションの基本的な流れは次のとおりです。

まず、OpenCVのVideoCaptureを使ってウェブカメラを開き、フレームを連続的に取得します。取得した各フレームはBGR形式のNumPy配列であるため、RGB形式に変換した上で、Python Pillow（PIL）を使って画像オブジェクトに変換します。さらにImageTk.PhotoImageに変換することで、TkinterのLabelウィジェットに表示できるようになります。after()メソッドで一定間隔ごとに処理を繰り返すことで、静止画が連続的に切り替わり、動画のように表示される仕組みです。

サンプルコード

# 必要なライブラリをインポート
from tkinter import *
from PIL import Image, ImageTk
import cv2

# Tkinterウィンドウのインスタンスを作成
win = Tk()

# ウィンドウサイズを設定
win.geometry("700x350")

# 映像フレームを表示するためのラベルを作成
label = Label(win)
label.grid(row=0, column=0)
cap = cv2.VideoCapture(0)

# フレームを表示する関数を定義
def show_frames():
    # 最新のフレームを取得し、BGRからRGBに変換
    cv2image = cv2.cvtColor(cap.read()[1], cv2.COLOR_BGR2RGB)
    img = Image.fromarray(cv2image)
    # 画像をPhotoImageに変換
    imgtk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
    label.imgtk = imgtk
    label.configure(image=imgtk)
    # 20ミリ秒ごとに再実行して連続表示を実現
    label.after(20, show_frames)

show_frames()
win.mainloop()

コードのポイント

• cv2.VideoCapture(0)：番号「0」はデフォルトのカメラデバイスを指します。外部カメラを使用する場合は番号を変更してください。
• cv2.cvtColor(..., cv2.COLOR_BGR2RGB)：OpenCVはBGR形式で画像を扱うため、PillowやTkinterで正しく表示するにはRGBへの変換が必要です。
• label.imgtk = imgtk：参照を保持しないとガベージコレクションで画像が消えてしまうため、この行は重要です。
• label.after(20, show_frames)：約20ミリ秒間隔（毎秒50フレーム相当）で更新を行い、滑らかな映像を実現します。

実行結果

上記のコードを実行すると、ウェブカメラが起動し、キャプチャされた映像がTkinterウィンドウ内にリアルタイムで表示されます。