基于摄像头的影像采集技术

基于摄像头的影像采集技术

摘要：文章针对基于摄像头的影像采集技术进行研究，分析了影像采集技术的关键实现环节（影像提取、影像处理、影像存储、影像检索、影像信息加密）以及影像采集技术的应用现状和发展。

关键词：摄像头；影像采集；影像检索

摄像头已经成为人们非常熟知的设备之一，在生活领域，人们广泛使用摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通；在工作领域，摄像头被广泛的运用于视频会议，远程医疗，军事管理，交通管理，实时监控，档案管理等方面。影像采集技术是指通过图像处理技术或者人工的方式利用影像设备获取图像信息，并存储成为可供使用的数字化信息，通过网络或电话等多种途径进行影像传输，浏览，检索等，从而真正实现对各类档案资料、各种票据的长期保存、智能查询和科学管理。基于摄像头的影像采集技术即通过控制摄像头来采集图像数据，并将图像进行一些处理，按照预定的像素值和图片格式来存储图像并进行相应的图像处理。

1影像采集技术实现的主要步骤

影像采集技术的实现主要有五个环节：影像提取，影像压缩，影像存储，影像检索和影像信息加密。

1.1影像提取

首先要连接并打开摄像头，将摄像头与电脑连接好后，安装相应的摄像头驱动程序，打开摄像头，从摄像头的影像当中提取一张静态影像。具体做法可以使用avicap32.dll中的capCreateCaptureWindowA函数创建一个视频窗口并得到句柄，再用SendMessage函数向其发送消息来控制视频窗口完成影像提取功能。

1.2影像处理

为保证影像清晰可辨，需要对采集到的影像材料进行图像矫正处理：去黑边、倾斜校正、去除线条黑斑，压缩等。

①去除黑边、线条、黑斑。由于扫描纸张纸质和扫描设备灯光的原因，从影像设备提取出来的影像多数容易采集到黑边，有时还会采集到许多干扰线条或黑色斑点，这些可以通过对影像设置相应阀值，提取影像边缘后进行像素置换的方式来实现。

②倾斜校正。倾斜校正是一个讨论影像围绕着什么旋转的问题，通常我们是以影像的中心为圆心来旋转。如在常规坐标系中将一个点（假设该点到原点的距

离为r，r与x轴之间的夹角为θ，则该点可描述为x=rcosθ,y=rsinθ）沿顺时针方向旋转ω角度后，我们得到的点坐标为x′=rcos(θ-ω)=xcosω+ysinω,y′=ycosω-xsinω。在C#语言中实现影像的倾斜或旋转操作可以使用Graphics对象所生成的g.RotateTransform方法函数，倾斜校正后可以使用g.FillRectangle方法函数将得到的影像填充到指定的矩形区域中。

③压缩。由于从影像设备提取出来的影像可能是原始像素或者格式，这些格式往往非常大，占用磁盘空间，网络传输速度慢耗时多，所以影像压缩也是影像处理的一个重要环节。影像压缩一般是通过减少用来描述图像的比特数实现的。影像压缩有彩色、灰度、黑白影像三种方式，不同类型的影像文件大小不一致，应根据实际需求进行选择。这里以黑白影像为例简单介绍将彩色影像转变为黑白影像的三种方法原理：

其一，最大值法。R=G=B=MAX（R,G,B），即每个点的RGB值均等于原像素点值中最大的值，这种方法得到的图像亮度偏高。其二，平均值法。R=G=B=（R+G+B）/3，即每个点的RGB值均等于原像素点值的平均值，这种方法得到的图像亮度较柔和。其三，加权平均法。R=G=B=（Wr*R+Wg*G+Wb*B）/3，Wr、Wg、Wb分别表示R、G、B的权值，权值不同，得到图像的灰度便不同。据测试研究表明当符合Wg>Wr>Wb规律时，所得到的图像更符合一般人的视觉感受。

1.3影像存储

即将压缩处理好的影像保存在指定目录下。一般采用数据库级存储，影像文件与相互关联的其他数据一起存储在数据库中，并且可以实现同步备份和恢复。当然由于影像库一般都会很大，一般是考虑采用硬盘阵列来存储，同时还要能够实现热备份等功能。

1.4影像检索

在数据库中按照影像上面的信息录入可查找的关键字信息，为影像创建和保存索引，从而利用关键字信息可实现影像资料的快速查询和检阅。

影像索引的创建一般是通过在数据库中录入影像资料上面的信息来实现的，通常有两种实现方式：一是对照影像信息手工录入，然后通过质检环节发现和纠正错误信息。二是使用OCR图像识别技术对影像中的印刷字体或手写字体进行高精度识别，这种方式可以减少手工录入的出错率，提高录入效率。

影像检索是影像采集技术应用的基本目的。影像检索在档案管理系统中的应用，实现了可在线远程借阅浏览档案的影像材料，节省了去档案室翻阅档案的时间，减少了对纸制档案的磨损。基于摄像头的影像采集技术使得传统的档案管理工作方式开始转变，科技含量显著增加，同时也为档案资料的共享，不同级别客户的远程查阅提供了可能。

1.5影像信息加密

随着网络的普及和多媒体技术的飞速发展，由于影像信息数据可能涉及个人隐私，或者涉及知识产权等问题，这些影像信息数据只能进行加密传输，由此影像信息在网络中的传输安全性问题越来越受到重视，影像数据的信息安全也成为国内和国际上研究的热门课题。

为防止影像信息在网络传输过程中被窃取或者恶意篡改，影像信息需要进行保护处理。对于影像信息的保护可以采取添加水印或者图像置乱加密两种方式。添加水印的方式主要是针对影像信息的版权保护，因为水印技术本身并不会改变影像信息的内容，而是在原有影像数据的基础上，添加特定的信息。图像置乱加密方式则是对影像信息进行加密，将转换成为杂乱无章的类似噪音的影像，使非法窃取者无法浏览或者修改影像的内容。

2影像采集技术的应用现状与优势

摄像头技术的发展，使得更加专业化，多功能化，人性化的摄像头出现在我们的生活中，这些摄像头将有着更多的实际应用功能，基于摄像头的影像采集技术鉴于其成本低廉，易于操作和实现的特点也会得到更为广泛的应用。目前影像采集技术已开始广泛应用于银行，保险，证券等的档案管理信息系统中，为档案的管理和查询节省了人力，精力，提高了档案查询效率，加快了档案信息化的进程，其优势也日趋明显，主要表现在以下几个方面：

①充分发挥计算机的潜能，突出时效性。计算机已经成为人们日常生活和工作的基本工具，大多数档案管理工作中计算机仅用于档案著录或文件打字存储，我们应充分发挥计算机的潜能，使其物尽其用，提高工作效率，在档案管理工作中，利用影像采集技术缩短二次文献的加工时间，提高档案的时效性。

②一次投入，多次产出。传统档案管理工作中，档案的整理和查阅需要投入大量的精力和经费，影像采集技术的应用加快了档案电子化的进程，使得资料可多份拷贝，对于档案的借阅，查找，资源共享可实现一次投入，多次产出的效果，同时也提升了档案管理在社会资源共享中的地位。

③易融合新技术，与时俱进。21世纪是新技术层出不穷的时代，影像采集技术易于融合各种新技术或新信息平台的特点，使其广泛应用于各类信息管理系统，档案管理系统，监控系统等。影像采集技术的应用，档案信息化的实现，使得信息管理、档案管理等工作易与最新技术接轨，与时俱进，为新兴技术和新兴领域的档案管理奠定基础。

参考文献：