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
視頻捕獲與實時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)而實現(xiàn)精確地數(shù)據(jù)分析與處理，關(guān)系到整個系統(tǒng)的成敗。筆者在開發(fā)“公路安全線軋壓檢測系統(tǒng)”時就遇到此情況。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)通過實時拍攝，抓取瞬間圖像，并經(jīng)過系統(tǒng)的分析和處理來及時準(zhǔn)確地檢測車輛行駛情況，從而驅(qū)動控制設(shè)備以作出相關(guān)處理。
顯然，這個系統(tǒng)的關(guān)鍵之處是實時捕獲視頻圖像。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的一個關(guān)鍵思想是播放時不需要專用硬件。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在硬盤上及在AVI文件中交替存儲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，安裝程序會自動地安裝配置視頻所需要的組件，如設(shè)備驅(qū)動程序、視頻壓縮程序等。VFW主要由6個模塊組成。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)動程序提供一個高級接口 |
| 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VFW的MCI命令解釋器的驅(qū)動程序 |
| 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類支持實時視頻流捕獲和單幀捕獲，并提供對視頻源的控制。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，還不能滿足實時地從視頻緩存中提取數(shù)據(jù)的要求。對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，它能直接訪問視頻緩沖區(qū)，而不需要生成中間文件，因而實時性很強(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“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?！安东@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AVI文件中；
*動態(tài)地同視頻和音頻輸入器件連接或斷開；
*以O(shè)verlay或Preview模式對輸入的視頻流進(jìn)行實時顯示；
*在捕獲時，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)動程序
單獨定義的捕獲窗是不能工作的，它須與一個設(shè)備相關(guān)聯(lián)才能取得視頻信號。用函數(shù)CapDriver Connect可使捕獲窗與其設(shè)備驅(qū)動程序相關(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啟動預(yù)覽功能，這時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)一個逐幀從視頻設(shè)備上捕獲視頻數(shù)據(jù)的程序為例，來說明每個函數(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）新建一個工程，并將AVICAP32.PAS包含到USES中。
（2）在Form1上放置一個Tpanel控件，設(shè)Name為“gCapVideoArea”，該控件用于顯示視頻。之后再放置兩個Tbutton控件，一個Name為“Openvideo”,另一個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)啟動一個捕獲幀回調(diào)函數(shù)VideoStreamCallBack。捕獲一個視頻流或當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)時，應(yīng)分別使用以下函數(shù)：
CapSetCallbackOnVideoStream; //捕獲一個視頻流
CapSetCallbackOnError； //得到一個設(shè)備錯誤
CapSetCallbackOnStatus //得到一個設(shè)備狀態(tài)
//定義一個幀捕獲回調(diào)函數(shù)
CapSetCallbackOnFrame （ghCapWnd,LongInt（@VideoStreamCallBack））；
//將一個捕獲窗口與一個設(shè)備驅(qū)動相關(guān)聯(lián)，第二個參數(shù)是個序號，當(dāng)系統(tǒng)中裝有多個顯示驅(qū)動程序時，其值分別依次為0到總個數(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。否則將會自動生成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，要注意參考所用的視頻卡的參數(shù)。
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