1 引言
視頻捕獲與實時處理是目前圖像處理系統中最關鍵的技術之一，能否准確捕獲指定的視頻圖像，進而實現精確地數據分析與處理，關系到整個系統的成敗。筆者在開發“公路安全線軋壓檢測系統”時就遇到此情況。該系統主要研究在公路關鍵地段，過往機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則，這是造成交通事故的最主要、最直接的因素。本系統通過實時拍攝，抓取瞬間圖像，並經過系統的分析和處理來及時准確地檢測車輛行駛情況，從而驅動控制設備以作出相關處理。
顯然，這個系統的關鍵之處是實時捕獲視頻圖像。為此，采用微軟公司推出的關於數字視頻的一個軟件包VFW。它能使應用程序通過數字化設備從傳統的模擬視頻源得到數字化的視頻剪輯。VFW的一個關鍵思想是播放時不需要專用硬件。為了解決數字視頻數據量大的問題，需要對數據進行壓縮，而VFW引進了AVI的文件標准。該標准未規定如何對視頻進行捕獲、壓縮及播放，僅規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據。但VFW可使程序員通過發送消息或設置屬性來捕獲、播放和編輯視頻剪輯。當用戶在安裝VFW時，安裝程序會自動地安裝配置視頻所需要的組件，如設備驅動程序、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 包含執行視頻捕獲的函數，它給AVI文件的I/O處理和視頻、音頻設備驅動程序提供一個高級接口
MSVIDEO.DLL 包含一套特殊的DrawDib函數，用來處理屏幕上的視頻操作
MCIAVI.DRV 包括對VFW的MCI命令解釋器的驅動程序
AVIFILE.DLL 包含由標准多媒體I/O(mmio)函數提供的更高的命令，用來訪問.AVI文件
ICM 壓縮管理器，用於管理的視頻壓縮/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，適用於波形音頻
2 視頻捕獲程序開發的基本步驟
2.1 使用AVICap窗口類
筆者使用的是AVICap窗口類來開發視頻捕獲程序。AVICap類支持實時視頻流捕獲和單幀捕獲，並提供對視頻源的控制。通常使用的MCI控件雖然也提供了數字視頻服務。並為視頻疊加提供了Overlay命令集等，但這些命令主要是基於文件的操作，還不能滿足實時地從視頻緩存中提取數據的要求。對於使用沒有視頻疊加能力的捕獲卡的PC機來說，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勢，它能直接訪問視頻緩沖區，而不需要生成中間文件，因而實時性很強，效率也很高。另外，它還可將數字視頻捕獲到一個文件中。
2.2 開發的基本步驟
開發視頻捕獲程序主要有以下四個步驟：
(1)創建“捕獲窗”。
在進行視頻捕獲之前必需要先創建一個“捕獲窗”，並應以此為基礎進行所有的捕獲及設置操作。“捕獲窗”可用AVICap窗口類的“Cap Create Capture Window”函數來創建，其窗口風格可設置為WSCHILD和WS_VISIBLE參數。
“捕獲窗”類似於標准控件，它具有下列功能：
*將視頻流和音頻流捕獲到一個AVI文件中;
*動態地同視頻和音頻輸入器件連接或斷開;
*以Overlay或PrevIEw模式對輸入的視頻流進行實時顯示;
*在捕獲時，可指定所用的文件名，並可將捕獲文件的內容拷貝到另一個文件;
*設置捕獲速率;
*顯示控制視頻源、視頻格式及視頻壓縮的對話框;
*創建、保存或載入調色板;
*將圖像和相關的調色板拷貝到剪貼板;
*將捕獲的單幀圖像保存到DIB格式文件。
(2)關聯捕獲窗和驅動程序
單獨定義的捕獲窗是不能工作的，它須與一個設備相關聯才能取得視頻信號。用函數CapDriver Connect可使捕獲窗與其設備驅動程序相關聯。
(3)設置視頻設備的屬性
通過設置TcaptureParms結構變量的各個成員變量，可以控制設備的采樣頻率、中斷采樣按鍵、狀態行為。設置好TcaptureParms結構變量後，可以用函CapCaptureSetSetup使設置生效。之後還可以用CapPreviewScale、CapPrevIEwRate設置預覽的比例與速度，也可以直接使用設備的默認值。
(4)打開預覽
利用函數CapOverlay可選擇是否采用疊加模式預覽，以使系統資源占用小，視頻顯示速度加快。然後用CapPrevIEw啟動預覽功能，這時就可以在屏幕上看到來自攝像機的圖像了。
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備捕獲到的視頻數據，則要使用捕獲窗回調函數來處理，比如一幀一幀地獲得視頻數據或以流的方式獲得視頻數據等。
3 基於Delphi的視頻捕獲程序
根據系統對系統訪問、處理速度等方面的特殊需求，筆者選用Delphi作為開發工具。下面以開發一個逐幀從視頻設備上捕獲視頻數據的程序為例，來說明每個函數的作用以及開發的具體過程。所給例程的功能是可以在屏幕上顯示捕獲到的視頻，並可以獲得每一幀的圖像數據。具體步驟如下：
以下是引用片段：
（1）新建一個工程，並將AVICAP32.PAS包含到USES中。
（2）在Form1上放置一個Tpanel控件，設Name為“gCapVideoArea”，該控件用於顯示視頻。之後再放置兩個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;//可以得到視頻數據指針的結構變量，用於回調函數中
CapParms:TcaptureParms；//用於設置設備屬性的結構變量
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