基于windows的几种视频采集方法的设计与实现

’ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ是微软根据对来自许
创建说频捕获窗ｆｊ
多不同的媒体资源的流视频和音频的需 要，开发的一个解决办法，它设计提供 所有高质量的视频回放以及捕获特性。 ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ还提供了广泛的支持结构 模型。这种模型可以将新的媒体类型轻 松地添加到自己的结构中。
ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ是一种基于ＣＯＭ技术的 多媒体编程接口。它给出了一种全新的 多媒体数据处理模型，并封装了采集、 压缩和解压缩等一系列算法，为视频监 控、视频会议等多媒体应用系统的开发
采集的核心代码【５］： ｛ ＨＷＮＤ ｈＷｎｄ＝ｃａｐＣｒｅａｔｅＣａｐｔｕｒｅＷｉｎｄｏｗ（“视频捕获窗口”，
ＷＳ＿ＣＨＩＬＤ ＷＳ ＶＩＳＩＢＬＥ，／／设置指定窗口的风格 Ｒｅｃｔ．１ｅｆｔ，Ｒｅｃｔ．ｔｏｐ，Ｒｅｃｔ．Ｒｉｇｈｔ—Ｒｅｃｔ．１ｅｆｔ，Ｒｅｃｔ．ｂｏｔｔｏｍ－ Ｒｅｃｔ．ｔｏｐ，／／设置显式帧窗口的大小 ＮＵＬＬ，ＮＵＬＬ）：／／创建捕获窗口并将获取的句柄赋予ｈＷｎｄ ／／注册系统【旦】调函数 ＣａｐＳｅｔＣａｌｌｂａｃｋＯｎＥｒｒｏｒ（ｈＷｎｄ．（ＦＡＲＰＲＯＣ）ＥｒｒｏｒＣａｌＩｂａｃｋＰｒｏｃ： ７／在采集过程中出错时被调用
示意图如图２所示。值得说明的是，开发人员在开始编码前，可以使用 ＤｉｒｅｃｔＸ ＳＤＫ提供的ＧｒａｐｈＥｄｉｔ应用程序来对选用的过滤器进行测试，按照
系统需求选用的过滤器图表能否工作，在ＧｒａｐｈＥｄｉｔ程序中就能够测试出
来，而且可以不必编写一行代码。
ｒ——————————‘’。１ ｒ——‘———————’‘１ ｒ‘——————’’—。。１
成。唧的视频采集功能函数主要包括捕获视频流至ＡＶＩ文件
（ｃａｐＣａｐｔｕｒｅＳｅｑｕｅｎｃｅ）、捕获视频流至缓存（ｃａｐＣａｐｔｕｒｅＳｅｑｕｅｎｃｅＮｏＦｉ ｌｅ）、 捕获视频流的具体帧至ＡＶＩ文件（ｃａｐ－ＣａｐｔｕｒｅＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ）、本地预览 （ｃａｐＰｒｅｖｉｅｗ／ｃａｐＯｖｅｒｌａｙ）和捕获单帧预览（ｃａｐＧｒａｂＦｒａｍｅ／ｃａｐ—ＧｒａｂＦｒａｍｅＮ —ｏＳｔｏｐ）等。ＶＦＷ还提供了回调函数，允许应用程序精确控制视频流的捕 获、检测错误、监控状态变化，以及在捕获两帧数据的空隙和每捕获新帧 时对实时视频数据进行处理。具体的采集流程如图ｌ所示。
ｍ瑚ｒａｐｈＢｕｉＩｄｅｒ：
ＩＣａｐｔｕｒｅＢｕｉ ｌｄｅｒ２ ＩＶｉｄｅｏＷｉｎｄｏｗ
／／初始化ｃ伽库
＊ｍ＿ｐＣａｐｔｕｒｅＧｒａｐｈＢｕｉ ｌｄｅｒ ＊ｍ＿ｐＶｉｅｗＷｉｎｄｏｗ；
ＣｏＩｎｉｔｉａｌｉｚｅ（ＮＵＬＬ）： ／￥使用自定义函数ＧｅｔＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ ０获取ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ提供的
ＣｏＩｎｉｔｉａｌｉｚｅ来初始化，使用完毕后用ＣｏＵｎｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ来释放。 采集的核心代码［５］：
ＨＲＥＳＵＬＴ ＣａｐｔｕｒｅＹｉｄｅｏ ０ ｛
ＨＲＥＳＵＬＴ ＩＢａｓｅＦｉ Ｉｔｅｒ ＩｍｅｄｉａＣｏｎｔｒｏｌ ＩＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ
ｌｔｅｒ抛Ｌ： ｈｒ：
＊ｐＢａｓｅＦｉ
＊ｍ＿ｐＭｅｄｉａＣｏｎｔｒｏｌ：
法来对系统已有的采集设备进行枚举，找到可供使用的设备．
ｈｒ＝ＦｉｎｄＣａｐｔｕｒｅＤｅｖｉｃｅ（＆ｐＢａｓｅＦｉｌｔｅｒ）： ／／将上一步找到的视频过滤器加入到过滤器图表管理器中
Ｃａｐｔｕｒｅ’）：
ｈｒ＝ｍ＿ｐＧｒａｐｈＢｕｉＩｄｅｒ一＞ＡｄｄＦｉｌｔｅｒ（ｐＢａｓｅＦｉｌｔｅｒ。Ｌ’Ｖｉｄｅｏ
／／用Ｒｅｎｄｅｒｓｔｒｅ锄将视频管理器和预览管理器连接起来
ｈ ｒ＝ｍ—Ｐ Ｃ ａ ｔ ｔ Ｕ ｒ ｅ Ｇ ｒ ａ Ｐ ｈ Ｂ Ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ一
＞ＲｅｎｄｅｒＳｔｒｅａｍ（矗ＰＩＮ＿ＣＡＴＥＧＯＲＹ＿ＰＲＥＶＩＥＷ，眦ＤＩＡＴＹＰＥ＿Ｖｉｄｅｏ．ｐＢａｓｅＦｉｌｔｅｒ。
ＮＵＬＬ。ＮＵＬＬ）·
呵圈
万方数据
／／将采集到的视频图像保存到文件中 Ｈｒｆｆｉｍ—ｐＣａｐｔｕｒｅＧｒａｐｈＢｕｉＩｄｅｒ一＞ＳｅｔＯｕｔｐｕｔＦｉｌｅＮａｍｅ（＆ＭＥＤＩＡＳｕＢＴＹＰＥ ＿Ａｖｉ，Ｌ”ｃ：＼ｅｘａｍｐｌｅ．ａｖｉ。，＆ｐｐｆ，ＮＵＬＬ）：
臻ｌ一
信息 科学
基于Ｗｉｎｄ ｏｗｓ的几种视频采集方法设计与实现
李钦存王春明段海龙 （６３８９５部队河南孟州４５４７５０）
［摘要】分别介绍在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下的三种实时视频数据采集的方法。即基于ＶＦｌｒ的实时视频采集，基于ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ的实时视频采集和基于视频卡附带软件 开发工具箱（ＳＤＫ）的实时视频采集，并给出实现的核心代码。
［关键词］视频采集ＶＦＷ Ｄｉ ｒｅｃｔＳｈｏｗ ＳＤＫ 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－－７５９７（２００８）１１１００８７－－０２
随着计算机网络和多媒体计算的迅猛发展，许多应用系统，如可视电 话系统、电视会议系统、远程Ｉ监控系统等要求能够实时获取视频信息；同 样，若想进行图像处理也必须进行视频流捕获和单帧图像采集。因此，如 何实时获取视频数据使成为麻用中的垂要环节和关键前提［２］。
频流
ｃａｐＣａｐｔｕｒｅＳｅｑｕｅｎｃｅＮｏＦｉｌｅ（ｈＷｎｄ）：
｝
设置调用函数：
ＬＲＥＳＵＬＴ ＣＡＬＬＢＡＣＫ ＦｒａｍｅＣａｌｌｂａｃｋＰｒｏｃ（删Ｄ
ｈＷｎｄ，ＬＰＶＩＤＥＯＨＤＲ
ＩｐＶＨｄｒ） ｛
／／采集到的视频数据放在ＶＩＤＥＯＨＤＲ数据块结构中 ／／这样就可以在这里捕获每帧的视频数据作进一步的处理。如显示 在新的窗口或者发送到远端计算机，或／／进行相应的图像处理。 ｝
接口，函数主要是利用ＣｏＣｒｅａｔｅｌｎｓｔａｎｃｅ方法建、－Ｙ ＩＧｒａｐｈＢｕｉ Ｉｄｅｒ．
ＩＣａｐｔｕｒｅＧｒａｐｈＢｕｉＩｄｅｒ２的实例，并使用ＱｕｅｒｙＩｎｔｅｒｆａｃｅ方法查询 系统是否支持所选的组件衫
ｈｒ＝ＧｅｔＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ０： ／／把采集图表与过滤器图表联系在一起
ＩＩｒ＝ｍ－ｐｃａｐｔｕｒｅＧｒａｐｈＢｕｉ Ｉｄｅｒ一＞ＳｅｔＦｉ １ ｔｅｒＧｒａｐｈ（ｍ ｐＧｒａｐｈＢｕｉ Ｉｄｅｒ）： ／／主要使用ＩＣｒｅａｔｅＤｅｖＥｎｕｍ接口提供的ＣｒｅａｔｅＣｌａｓｓＥｎｕｍｅｒａｔｏｒ方
ｌ 源过滤嚣『＿叫转换过滤器 卜叫渲染过滤器 Ｉ １．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿Ｊ Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿Ｊ
图２ Ｄｉ ｒｅｃｔＳｈｏｗ过滤器连接示意图
下面介绍用ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ来进行实时视频采集需要的一些函数和ＣＯＭ编 程的方法。
万方数据
ＣａｐＳｅｔＣａｌｌｂａｃｋＯｎＳｔａｔｕｓ（ｈＷｎｄ，（ＦＡＲＰＲＯＣ）ＳｔａｔｕｓＣａｌｌｂａｃｋＰｒｏｃ： ／／在采集窗口发生改变时被调用
ＣａｐＳｅｔＣａｌＩｂａｃｋＯｎＦｒａｍｅ（ｈＷｎｄ，（ＦＡＲＰＲＯＣ）ＦｒａｍｅＣａｌｌｂａｃｋＰｒｏｃ）：
／／在每采集完一帧时调用 ｃａｐＤｒｉｖｅｒＣｏｎｎｅｃｔ（ｈＷｎｄ。Ｏ）：／／窗口与驱动设备相连接 ｃａｐＯｖｅｒｌａｙ（ｈＷｎｄ，ＴＲＵＥ）；１１将显示设置成Ｏｖｅｒｌａｙ模式，开始捕获视
用ＩＧｒａｐｈＢｕｉＩｄｅｒ接口来建立过滤器图表管理器，建立好管理器之 后，可以调用ＩＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ：：ＡｄｄＦｉｌｔｅｒ方法将自己需要的过滤器加入到
过滤器图表管理器中。ＩＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ：：ＱｕｅｒｙＩｎｔｅｒｆａｃｅ是查询选定的过滤
器组件是否支持某个特定的接口。
用ＩＣａｐｔｕｒｅＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ２接口提供的方法来建立采集图像。其中与
信息。
ＣｏＣｒｅａｔｅＩｎｓｔａｎｃｅ这个Ｗｉｎ３２ＡＰＩ函数创建并返回ＣＯＭ组件的一个实
例，将开发人员自己设定的对象与ＣＯＭ组件联系起来。如下面的代码：
ＩＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ ＊ｍ』ｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ：
ｈｒ－－－ＣｏＣｒｅａｔｅＩｎｓｔａｎｃｅ（ＣＬＳＩＤ—ＦｉｌｔｅｒＧｒａｐｈ。Ｎ【ＪＵ。ＣＬＳＣＴＸ ＩＮＰＲ０ｃ， ＩＩＤ—ＩＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ，（ｖｏｉｄ料）＆醚ｐＧｒａｐｈＢｕｉ Ｉｄｅｒ）： Ｃｏｌｎｉｔｉａｌｉｚｅ和ＣｏＵｎｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ，在使用ＣＯＭ库前必须使用
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和媒体流的调度，应用程序通过它来控制Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ。一般情况下，一
个完整的过滤器图表以一个源过滤器开始（Ｓｏｕｒｃｅ ｆｉＩｔｅｒ），一个递交过 滤器（ｒｅｎｄｅｒｅｒ ｆｉｌｔｅｒ）结束，如果已知一个源过滤器，过滤器图表管理
器会根据源过滤器的类型自动生成相应的Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ。它的过滤器连接
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＬＲＥＳＵＬＴ ＣＡＬＬＢＡＣＫ ＥｒｒｏｒＣａｌ １ｂａｃｋＰｒｏｃ（ＨＷＮＤ ｎＥｒｒＩＤ．ＬＰＳＴＲ ｌｐＥｒｒｏｒＴｅｘｔ）
｛／／在这里作相应的处理｝
ｈＷｎｄ，ｉｎｔ
ＬＲＥＳＵＬＴ ＣＡＬＬＢＡＣＫ ＳｔａｔｕｓＣａｌｌｂａｃｋＰｒＯＣ（Ｈ骱４Ｄ ｈＷｎｄ，ｉｎｔ ｎＩＤ，ＬＰＳＴＲ
ＩｐＳｔａｔｕｓＴｅｘｔ） ｛／／在这里作相应的处理｝ 二、基于ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ的实时视频数据采集
上
注册系统回调函数
上
获取捕获窗【１的参数设置
上
Ｉ
与视频采集设备连接
上
Ｉ捕获图像到缓存或文件并进行相应处理
上
ｌ中止视频捕获并断开与采集设备的连接
提供了良好的平台［１］。
图１ ＶＦＷ实现视频捕获的流程
ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ是位于ＤｉｒｅｃｔＸ（ＤｉｒｅｃｔＤｒａｗ，ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ，Ｄｉ ｒｅｃｔ３Ｄ等）
视频采集有关的方法有ｍ ｐＣａｐｔｕｒｅＧｒａｐｂＪ３ｕｉｌｄｅｒ：：ＳｅｔＦｉｉｔｅｒｇｒａｐｈ，指定
一个过滤器图表来生成采集图像。
ｍ』ａｐｔｕｒｅＧｒａｐｈＢｕｉ Ｉｄｅｒ：：ＲｅｎｄｅｒＳｔｒｅａｍ将源程序和接收过滤器连接
起来。
使用ＩＶｉｄｅｏＷｉｎｄｏｗ接口来控制显示视频的窗口的属性，如高度位置等
基础之上的媒体层。它主要提供播放本地文件或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务器ｌ：的多媒
体数据，以及从视频采集譬等硬件设备中捕获多媒体流的功能。它能够播
放多种压缩格式的视音频文件（或流），包括肝ＥＧ，Ｑｕｉｃｋ Ｔｉｍｅ，ＡＶＩ，ＷＡＶ以 及基于ＶＦＷ和ＷＩ）Ｍ的视音频捕获流。ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ的实质是以“过滤器（ Ｆｉｌｔｅｒｓ）”组件为核心的模块化系统。用各种过滤器构造成不同的过滤器 图表（Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ）就可以完成回放采集等不同任务，一个称为“过滤 器图表管理器”（Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ Ｍａｎａｇｅｒ）的组件负责Ｆｉｌｔｅｒ之间的连接
一、基于ＶＦＷ的实时视频数据采集 ＶＦＷ（Ｖｉｄｅｏ Ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ）是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ推出的关于数字视频的一个软 件包，该软件包能使应用程序数字化并播放从传统模拟视频源得到的视频 剪辑。ＶＦＷ的一个关键思想是播放时不需要专用硬件，为了解决数字视频数 据量大的问题，需要对数据进行压缩。软件包引进了一种，ｑＡＶＩ的文件标 准，该标准未规定如何对视频进行捕获。压缩仪规定视频和音频该如何存 储在硬盘上，在ＡＶＩ文件中交替存储视频帧和与之相匹配的音频数据。 Ｖ聃给程序员提９ｔ，ｖＢｘ和ＡＶＩＣａｐ窗口类的高级编程工具。使程序员能通过发 送消息或’发｜苘！属性来捕获、播放和编辑视频剪辑。Ｗｉｎｄｏｗｓ９８以上系统都自 动安装配置视频所需的组件，如设备驱动程序，视频压缩程序等［３］。 ｖＦＷ上要由以Ｆ６个模块组成： ＡＶＩＣＡＰ．ＤＬＬ：处理视频捕获。为ＡＶＩ文件输入输出和视频、音频设备 驱动程序提供一个编程接ｕ。 ＭＳＶＩＤＥＯ．ＤＬＬ：用ＤｒａｗＤｉｂ函数处理屏幕卜的视频操作。‘ ＭＣＩＡＶＩ．ＤＲＶ：包含对ＶＦＷ的ＭＣＩ命令的解释器。 ＡＶＩＦＩＬＥ．ＤＬＬ：支持由标准多媒体Ｉ／Ｏ函数提供的更高的命令来访问 ＡＶＩ文件。 ＩＣＭ：压缩管理器，管理用于视频压缩／解压的编码器。 ＡＣＭ：音频压缩管理器，管理用于波形音频压缩／解压的编解码器。 在这里介绍采用窗口类ＡＶＩＣａｐ实现视频捕获的方法。ＡＶｌＣａｐ支持实时 的视频流捕获和单帧捕获并提供对视频源的控制。它能直接访问视频缓冲 区，小需要生成中间文件，实时性很强，效率很高［４］。同时，它也可将视 频捕获到文件。视频数据的实时采集ｊ＃要是通过调用ＡＹｌＣａｐ３２．ｄ１１创建 ＡＶＩＣＡＰ窗口类，由ＡＶＩＣＡＰ窗口类中的消息、宏雨数、结构以及回调函数来完