基于Delphi的VFW視頻捕獲程序的開發(fā)
關(guān)鍵詞：Delphi Video for Windows 視頻捕獲
1 引言
視頻捕獲與實(shí)時(shí)處理是目前圖像處理系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一，能否準(zhǔn)確捕獲指定的視頻圖像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確地?cái)?shù)據(jù)分析與處理，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗。筆者在開發(fā)“公路安全線軋壓檢測(cè)系統(tǒng)”時(shí)就遇到此情況。該系統(tǒng)主要研究在公路關(guān)鍵地段，過往機(jī)動(dòng)車輛是否瞬間軋壓黃色安全線。因此車輛軋壓安全線的一個(gè)主要原因是車輛超車或逆向行使而違反了上下行規(guī)則，這是造成交通事故的最主要、最直接的因素。本系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)拍攝，抓取瞬間圖像，并經(jīng)過系統(tǒng)的分析和處理來及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)車輛行駛情況，從而驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備以作出相關(guān)處理。
顯然，這個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵之處是實(shí)時(shí)捕獲視頻圖像。為此，采用微軟公司推出的關(guān)于數(shù)字視頻的一個(gè)軟件包VFW。它能使應(yīng)用程序通過數(shù)字化設(shè)備從傳統(tǒng)的模擬視頻源得到數(shù)字化的視頻剪輯。VFW的一個(gè)關(guān)鍵思想是播放時(shí)不需要專用硬件。為了解決數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大的問題，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，而VFW引進(jìn)了AVI的文件標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定如何對(duì)視頻進(jìn)行捕獲、壓縮及播放，僅規(guī)定視頻和音頻該如何存儲(chǔ)在硬盤上及在AVI文件中交替存儲(chǔ)視頻幀和與之相匹配的音頻數(shù)據(jù)。但VFW可使程序員通過發(fā)送消息或設(shè)置屬性來捕獲、播放和編輯視頻剪輯。當(dāng)用戶在安裝VFW時(shí)，安裝程序會(huì)自動(dòng)地安裝配置視頻所需要的組件，如設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、視頻壓縮程序等。VFW主要由6個(gè)模塊組成。具體如表1所列。
表1 VFW功能模塊
| 模 塊 | 功 能 |
| AVICAP.DLL | 包含執(zhí)行視頻捕獲的函數(shù)，它給AVI文件的I/O處理和視頻、音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供一個(gè)高級(jí)接口 |
| MSVIDEO.DLL | 包含一套特殊的DrawDib函數(shù)，用來處理屏幕上的視頻操作 |
| MCIAVI.DRV | 包括對(duì)VFW的MCI命令解釋器的驅(qū)動(dòng)程序 |
| AVIFILE.DLL | 包含由標(biāo)準(zhǔn)多媒體I/O（mmio）函數(shù)提供的更高的命令，用來訪問.AVI文件 |
| ICM | 壓縮管理器，用于管理的視頻壓縮/解壓縮的編譯碼器（Codec） |
| ACM | 音頻壓縮管理器，提供與ICM相似的服務(wù)，適用于波形音頻 |
2 視頻捕獲程序開發(fā)的基本步驟
2.1 使用AVICap窗口類
筆者使用的是AVICap窗口類來開發(fā)視頻捕獲程序。AVICap類支持實(shí)時(shí)視頻流捕獲和單幀捕獲，并提供對(duì)視頻源的控制。通常使用的MCI控件雖然也提供了數(shù)字視頻服務(wù)。并為視頻疊加提供了Overlay命令集等，但這些命令主要是基于文件的操作，還不能滿足實(shí)時(shí)地從視頻緩存中提取數(shù)據(jù)的要求。對(duì)于使用沒有視頻疊加能力的捕獲卡的PC機(jī)來說，用MCI提供的命令集是無法捕獲視頻流的。而AVICap窗口類在捕獲視頻方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，它能直接訪問視頻緩沖區(qū)，而不需要生成中間文件，因而實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，效率也很高。另外，它還可將數(shù)字視頻捕獲到一個(gè)文件中。
2.2 開發(fā)的基本步驟
開發(fā)視頻捕獲程序主要有以下四個(gè)步驟：
（1）創(chuàng)建“捕獲窗”。
在進(jìn)行視頻捕獲之前必需要先創(chuàng)建一個(gè)“捕獲窗”，并應(yīng)以此為基礎(chǔ)進(jìn)行所有的捕獲及設(shè)置操作。“捕獲窗”可用AVICap窗口類的“Cap Create Capture Window”函數(shù)來創(chuàng)建，其窗口風(fēng)格可設(shè)置為WSCHILD和WS_VISIBLE參數(shù)。
“捕獲窗”類似于標(biāo)準(zhǔn)控件，它具有下列功能：
*將視頻流和音頻流捕獲到一個(gè)AVI文件中；
*動(dòng)態(tài)地同視頻和音頻輸入器件連接或斷開；
*以O(shè)verlay或Preview模式對(duì)輸入的視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
*在捕獲時(shí)，可指定所用的文件名，并可將捕獲文件的內(nèi)容拷貝到另一個(gè)文件；
*設(shè)置捕獲速率；
*顯示控制視頻源、視頻格式及視頻壓縮的對(duì)話框；
*創(chuàng)建、保存或載入調(diào)色板；
*將圖像和相關(guān)的調(diào)色板拷貝到剪貼板；
*將捕獲的單幀圖像保存到DIB格式文件。
（2）關(guān)聯(lián)捕獲窗和驅(qū)動(dòng)程序
單獨(dú)定義的捕獲窗是不能工作的，它須與一個(gè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)才能取得視頻信號(hào)。用函數(shù)CapDriver Connect可使捕獲窗與其設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)聯(lián)。
（3）設(shè)置視頻設(shè)備的屬性
通過設(shè)置TcaptureParms結(jié)構(gòu)變量的各個(gè)成員變量，可以控制設(shè)備的采樣頻率、中斷采樣按鍵、狀態(tài)行為。設(shè)置好TcaptureParms結(jié)構(gòu)變量后，可以用函CapCaptureSetSetup使設(shè)置生效。之后還可以用CapPreviewScale、CapPreviewRate設(shè)置預(yù)覽的比例與速度，也可以直接使用設(shè)備的默認(rèn)值。
（4）打開預(yù)覽
利用函數(shù)CapOverlay可選擇是否采用疊加模式預(yù)覽，以使系統(tǒng)資源占用小，視頻顯示速度加快。然后用CapPreview啟動(dòng)預(yù)覽功能，這時(shí)就可以在屏幕上看到來自攝像機(jī)的圖像了。
通過以上四步就可以建立一個(gè)基本的視頻捕獲程序，但如果想自己處理從設(shè)備捕獲到的視頻數(shù)據(jù)，則要使用捕獲窗回調(diào)函數(shù)來處理，比如一幀一幀地獲得視頻數(shù)據(jù)或以流的方式獲得視頻數(shù)據(jù)等。
3 基于Delphi的視頻捕獲程序
根據(jù)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)訪問、處理速度等方面的特殊需求，筆者選用Delphi作為開發(fā)工具。下面以開發(fā)一個(gè)逐幀從視頻設(shè)備上捕獲視頻數(shù)據(jù)的程序?yàn)槔?，來說明每個(gè)函數(shù)的作用以及開發(fā)的具體過程。所給例程的功能是可以在屏幕上顯示捕獲到的視頻，并可以獲得每一幀的圖像數(shù)據(jù)。具體步驟如下：
（1）新建一個(gè)工程，并將AVICAP32.PAS包含到USES中。
（2）在Form1上放置一個(gè)Tpanel控件，設(shè)Name為“gCapVideoArea”，該控件用于顯示視頻。之后再放置兩個(gè)Tbutton控件，一個(gè)Name為“Openvideo”,另一個(gè)Name為“Closevideo”。
（3）定義全局變量
ghCapWnd:Thandle； //定義捕獲窗句柄
VideoStr:LPVIDEOHDR; //可以得到視頻數(shù)據(jù)指針的結(jié)構(gòu)變量，用于回調(diào)函數(shù)中
CapParms:TcaptureParms； //用于設(shè)置設(shè)備屬性的結(jié)構(gòu)變量
（4）編寫代碼
在Name為“Openvideo”的Tbutton的Click事件中寫入以下代碼：
procedure Tform1.OpenvidoClick(Sender:TObject)；
begin
//使用Tpanel控件來創(chuàng)建捕獲窗口
ghCapWnd：=CapCreateCaptureWindow(Pchar('KruwoSoft')，
WS_CHILD or WS_VISIBLE, //窗口樣式
0,//X坐標(biāo)
0，//Y坐標(biāo)
gCapVideoArea,Width, //窗口寬
gCapVideoArea,Handle， //窗口句柄
0)； //一般為0
為了能夠捕獲視頻，應(yīng)啟動(dòng)一個(gè)捕獲幀回調(diào)函數(shù)VideoStreamCallBack。捕獲一個(gè)視頻流或當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)時(shí)，應(yīng)分別使用以下函數(shù)：
CapSetCallbackOnVideoStream; //捕獲一個(gè)視頻流
CapSetCallbackOnError； //得到一個(gè)設(shè)備錯(cuò)誤
CapSetCallbackOnStatus //得到一個(gè)設(shè)備狀態(tài)
//定義一個(gè)幀捕獲回調(diào)函數(shù)
CapSetCallbackOnFrame （ghCapWnd,LongInt（@VideoStreamCallBack））；
//將一個(gè)捕獲窗口與一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，第二個(gè)參數(shù)是個(gè)序號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)中裝有多個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，其值分別依次為0到總個(gè)數(shù)
CapDreiverConnect(ghCapWnd，0)；
CapParms,dwRequestMicroSecPerFrame：=40000；
CapParms.fLimitEnabled:=FALSE；
CapParms.fCaptureAudio：=FALSE;//NO Audio
CapParms.fMCIControl:=FALSE;
CapParms.fYield:=TRUE;
CapParms.vKeyAbort:=VK_ESCAPE;
CapParms.fAbortLeftMouse:=FLASE;
CapParms.fAbortRightMouse:=FALSE;
//使設(shè)置生效
CapCaptureSetSetup(ghCapWnd,LongInt(@CapParms)，sizeof(TCAPTUREPARMS));
CapPreviewScale(ghCapWnd,1);
CapPreviewRate(ghCapWnd,66)；
如果要捕獲視頻流，則要使用函數(shù)來指定不生成文件。否則將會(huì)自動(dòng)生成AVI文件：
CapCaptureSequenceNoFile(ghCapWnd)；
指定是否使用疊加模式，1為使用，否則為0；
CapOverlay(ghCapWnd,1);
CapPreview(ghCapWnd,1);
End;
在Name為“Closevideo”的Tbutton的Click事件中寫入以下代碼：
procedure TForm1.ClosevideoClick(Sender:Tobject)；
begin
capCaptureAbort(ghCapWnd); //停止捕獲
capDriveDisconnect(ghCapWnd)； //將捕獲窗同驅(qū)動(dòng)器斷開
end；
定義捕獲幀回調(diào)函數(shù)：
function FrameCallBack（hWnd:HWND;lpVHdr:LongInt）:LongInt；stdcall；
var
DataPoint:^byte；
DibLen,RectWidth,RectHeight:integer；
begin
VideoStr:=LPVIDEOHDR(lpVHdr);
DibLen:=VideoStr^.dwBufferLength;
GetMem(DataPoint,64000);
//將幀數(shù)據(jù)COPY到一個(gè)內(nèi)存中，注意：DATAPOINT要先分配空間
CopyMemory（DataPoint，VideoStr^.lpData,Diblen）；
……
end；
4 結(jié)束語
靈活地使用AVICap窗口類的回調(diào)函數(shù)可以滿足各種需求，但要注意從視頻卡中捕獲的視頻數(shù)據(jù)的格式和圖像的長寬要參考視頻卡的參數(shù)。另外，有些視頻卡通過設(shè)置可支持多種格式和圖像長寬，所以，在還原圖像時(shí)，要注意參考所用的視頻卡的參數(shù)。
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