怎么用Python监控NASATV直播画面

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 本文分享一个名为"Spacestills"的开源程序,它可以用于查看 NASA TV 的直播画面(静止帧)。

演示地址:

https://replit.com/@PaoloAmoroso/spacestills

在Replit上运行的Spacestills主窗口

这是一个具有GUI的简单系统,它访问feed流并从Web下载数据。该程序仅需350行代码,并依赖于一些开源的Python库。

关于程序

Spacestills会定期从feed流中下载NASA TV静止帧并将其显示在GUI中。

该程序可以校正帧的纵横比,并将其保存为PNG格式。它会自动下载最新的帧,并提供手动重新加载,禁用自动重新加载或更改下载频率的选项。

Spacestillsis是一个比较初级的版本,但是它可以做一些有用的事情:捕获并保存NASA TV直播的太空事件图像。太空爱好者经常在社交网络或论坛共享他们从NASA TV手动获取的屏幕截图。Spacestills节省了使用屏幕捕获工具的时间,并保存了可供共享的图像文件。您可以在Replit上在线运行Spacestills。

开发环境

笔者用Replit开发了Spacestills。Replit是云上的开发,部署和协作环境,它支持包括Python在内的数十种编程语言和框架。作为Chrome操作系统和云计算爱好者,笔者非常喜欢Replit,因为它可以在浏览器中完全正常运行,无需下载或安装任何内容。

资源和依赖包

Spacestills依赖于一些外部资源和Python库。

  •  NASA TV feed 流

肯尼迪航天中心的网站上有一个页面,其中包含精选的NASA视频流,包括NASA电视公共频道。feed流显示最新的静止帧并自动更新。

每个feed都带有三种尺寸的帧,Spacestills依赖于具有704x408像素帧的最大NASA TV feed流。最大更新频率为每45秒一次。因此,检索最新的静止帧就像从feed流的URL下载JPEG图像一样简单。

原始图像被垂直拉伸,看起来很奇怪。因此,该程序可以通过压缩图像并生成未失真的16:9版本来校正纵横比。

  •  Python

因PySimpleGUI的原因需要安装 Python 3.6 版本。

  •  第三方库

Pillow:图像处理

PySimpleGUI:GUI框架(Spacestills使用Tkinter后端)

Request:HTTP请求

完整代码 

from io import BytesIO  from datetime import datetime, timedelta  from pathlib import Path  import requests  from requests.exceptions import Timeout  from PIL import Image  import PySimpleGUI as sg FEED_URL = 'https://science.ksc.nasa.gov/shuttle/countdown/video/chan2large.jpg' # Frame size without and with 16:9 aspect ratio correction  WIDTH = 704  HEIGHT = 480  HEIGHT_16_9 = 396 # Minimum, default, and maximum autoreload interval in seconds  MIN_DELTA = 45  DELTA = MIN_DELTA  MAX_DELTA = 300  class StillFrame():      """Holds a still frame.      The image is stored as a PNG PIL.Image and kept in PNG format.      Attributes      ----------          image : PIL.Image              A still frame          original : PIL.Image              Original frame with wchich the instance is initialized, cached in case of              resizing to the original size       Methods      -------          bytes : Return the raw bytes          resize : Resize the screenshot          new_size : Calculate new aspect ratio      """     def __init__(self, image):          """Convert the image to PNG and cache the converted original.          Parameters          ----------              image : PIL.Image                  Image to store          """          self.image = image          self._topng()          selfself.original = self.image      def _topng(self):          """Convert image format of frame to PNG.          Returns          -------              StillFrame                  Frame with image in PNG format          """          if not self.image.format == 'PNG':              png_file = BytesIO()              self.image.save(png_file, 'png')              png_file.seek(0)              png_image = Image.open(png_file)              self.image = png_image          return self     def bytes(self):          """Return raw bytes of a frame image.                Returns          -------              bytes                  Byte stream of the frame image          """          file = BytesIO()          self.image.save(file, 'png')          file.seek(0)          return file.read()      def new_size(self):          """Return image size toggled between original and 16:9.               Returns          -------              2-tuple                  New size          """          size = self.image.size          original_size = self.original.size          new_size = (WIDTH, HEIGHT_16_9) if size == original_size else (WIDTH, HEIGHT)          return new_size      def resize(self, new_size):          """Resize frame image.                Parameters          ----------              new_size : 2-tuple                  New size          Returns          -------              StillFrame                  Frame with image resized          """          if not(self.image.size == new_size):              selfself.image = self.image.resize(new_size)          return self def make_blank_image(size=(WIDTH, HEIGHT)):      """Create a blank image with a blue background.        Parameters      ----------          size : 2-tuple              Image size       Returns      -------          PIL.Image              Blank image      """      image = Image.new('RGB', sizesize=size, color='blue')      return image  def download_image(url):      """Download current NASA TV image.      Parameters      ----------          url : str              URL to download the image from        Returns      -------          PIL.Image              Downloaded image if no errors, otherwise blank image      """      try:          response = requests.get(url, timeout=(0.5, 0.5))          if response.status_code == 200:              image = Image.open(BytesIO(response.content))         else:              image = make_blank_image()      except Timeout:          image = make_blank_image()      return image def refresh(window, resize=False, feed=FEED_URL):      """Display the latest still frame in window.         Parameters      ----------          window : sg.Window              Window to display the still to          feed : string              Feed URL         Returns      -------          StillFrame              Refreshed screenshot      """      still = StillFrame(download_image(feed))      if resize:          still = change_aspect_ratio(window, still, new_size=(WIDTH, HEIGHT_16_9))      else:          window['-IMAGE-'].update(data=still.bytes())      return still  def change_aspect_ratio(window, still, new_size=(WIDTH, HEIGHT_16_9)):      """Change the aspect ratio of the still displayed in window.       Parameters      ----------          window : sg.Window              Window containing the still          new_size : 2-tuple              New size of the still        Returns      -------          StillFrame              Frame containing the resized image      """      resized_still = still.resize(new_size)      window['-IMAGE-'].update(data=resized_still.bytes())      return resized_still  def save(still, path):      """Save still to a file.      Parameters      ----------          still : StillFrame              Still to save          path : string              File name       Returns      -------          Boolean              True if file saved with no errors      """      filename = Path(path)      try:          with open(filename, 'wb') as file:              file.write(still.bytes())          saved = True      except OSError:          saved = False      return saved  def next_timeout(delta):      """Return the moment in time right now + delta seconds from now.      Parameters      ----------          delta : int              Time in seconds until the next timeout       Returns      -------          datetime.datetime              Moment in time of the next timeout      """      rightnow = datetime.now()      return rightnow + timedelta(seconds=delta) def timeout_due(next_timeout):      """Return True if the next timeout is due.      Parameters      ----------          next_timeout : datetime.datetime        Returns      -------          bool              True if the next timeout is due      """      rightnow = datetime.now()      return rightnow >= next_timeout   def validate_delta(value):      """Check if value is an int within the proper range for a time delta.      Parameters      ----------          value : int              Time in seconds until the next timeout         Returns      -------          int              Time in seconds until the next timeout          bool              True if the argument is a valid time delta      """      isinteger = False      try:          isinteger = type(int(value)) is int      except Exception:          delta = DELTA      delta = int(value) if isinteger else delta      isvalid = MIN_DELTA <= delta <= MAX_DELTA      deltadelta = delta if isvalid else DELTA      return delta, isinteger and isvalid  LAYOUT = [[sg.Image(key='-IMAGE-')],            [sg.Checkbox('Correct aspect ratio', key='-RESIZE-', enable_events=True),             sg.Button('Reload', key='-RELOAD-'),             sg.Button('Save', key='-SAVE-'),             sg.Exit()],            [sg.Checkbox('Auto-reload every (seconds):', key='-AUTORELOAD-',                         default=True),             sg.Input(DELTA, key='-DELTA-', size=(3, 1), justification='right'),             sg.Button('Set', key='-UPDATE_DELTA-')]]  def main(layout):      """Run event loop."""      window = sg.Window('Spacestills', layout, finalize=True)      current_still = refresh(window)      delta = DELTA      next_reload_time = datetime.now() + timedelta(seconds=delta)      while True:          event, values = window.read(timeout=100)          if event in (sg.WIN_CLOSED, 'Exit'):              break          elif ((event == '-RELOAD-') or                  (values['-AUTORELOAD-'] and timeout_due(next_reload_time))):              current_still = refresh(window, values['-RESIZE-'])              if values['-AUTORELOAD-']:                  next_reload_time = next_timeout(delta)          elif event == '-RESIZE-':              current_still = change_aspect_ratio(                  window, current_still, current_still.new_size())          elif event == '-SAVE-':              filename = sg.popup_get_file(                  'File name', file_types=[('PNG', '*.png')], save_as=True,                  title='Save image', default_extension='.png')              if filename:                  savesaved = save(current_still, filename)                  if not saved:                      sg.popup_ok('Error while saving file:', filename, title='Error')          elif event == '-UPDATE_DELTA-':              # The current cycle should complete at the already scheduled time. So              # don't update next_reload_time yet because it'll be taken care of at the              # next -AUTORELOAD- or -RELOAD- event.              delta, valid = validate_delta(values['-DELTA-'])              if not valid:                  window['-DELTA-'].update(str(DELTA))      window.close()     del window  if __name__ == '__main__':      main(LAYOUT)

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