胡章平，汪維華

(重慶文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，重慶 永川 402160)

在圖像處理、電視視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、可視電話等視頻處理應(yīng)用中，根據(jù)應(yīng)用需求獲取數(shù)字視頻的某一關(guān)鍵幀是前提條件.因此，視頻幀的抓取是圖像處理與視頻處理的關(guān)鍵技術(shù)之一.很多視頻播放軟件或視頻編輯軟件都提供了抓幀功能，利用這類軟件，視頻工作者可以很輕松地將一部電影某一時(shí)刻的幀抓取出來并保存為圖片文件，然后進(jìn)行相應(yīng)的加工處理.然而，這類軟件卻不能很好地與我們的應(yīng)用程序融合為一體，只能在應(yīng)用程序與視頻播放軟件或視頻編輯軟件之間進(jìn)行手工協(xié)調(diào)，大大降低了處理的速度和有效性.因此，需要自己編寫程序?qū)崿F(xiàn)視頻的抓幀功能，目前關(guān)于這方面的研究比較多.

文獻(xiàn)［1-6］介紹了基于 VFW(Video for Windows)技術(shù)與VC++平臺(tái)下的視頻捕獲與抓幀的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn).VFW是Microsoft公司推出的關(guān)于數(shù)字視頻的一個(gè)軟件開發(fā)包，其核心是AVI(Audio Video Interleave)文件標(biāo)準(zhǔn).圍繞AVI文件標(biāo)準(zhǔn)，VFW包含了一整套完整的視頻采集、壓縮、解壓、回放和編輯的應(yīng)用程序編程接口(后簡稱 API)［1］.

1 MediaDet體系結(jié)構(gòu)

1.1 DirectShow 簡介

DirectShow是微軟公司在 ActiveMovie和Video for Windows的基礎(chǔ)上推出的新一代基于COM(Component Object Model)的流媒體處理的開發(fā)包，與DirectX開發(fā)包一起發(fā)布.它廣泛地支持各種媒體格式，包括 asf、mpeg、avi、dv、mp3、wave等等，使得多媒體數(shù)據(jù)的回放變得輕而易舉.另外，DirectShow還集成了DirectX其它部分(比如DirectDraw、DirectSound)的技術(shù)，直接支持DVD的播放，視頻的非線性編輯，以及與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的數(shù)據(jù)交換.

Directshow是基于模塊化的，每個(gè)功能模塊都采取COM組件方式，稱為Filter，各個(gè)Filter在Filter Graph中按一定的順序連接成一條“流水線”協(xié)同工作.按照功能來分，F(xiàn)ilter大致分為3類:Source Filters、Transform Filters和 Rendering Filters.Source Filters主要負(fù)責(zé)取得數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源可以是文件、因特網(wǎng)或者計(jì)算機(jī)里的采集卡、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等，然后將數(shù)據(jù)往下傳輸;Transform Fitlers主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換和傳輸;Rendering Filtes主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的最終去向.

利用DirectShow實(shí)現(xiàn)視頻的抓幀功能有許多方法［11］:

1)使用 Sample Grabber Filter方法，該方法靈活但是復(fù)雜，對(duì)程序開發(fā)人員要求較高，文獻(xiàn)［11］詳細(xì)討論了該方法的使用.

2)使用IBasicVideo::GetCurrentImage接口方法:

HRESULT GetCurrentImage(long* pBuffer-Size，long*pDIBImage);

目前部分企業(yè)的管理模式落后，而抄核收的各項(xiàng)環(huán)節(jié)都緊密相關(guān)，前項(xiàng)工作的錯(cuò)誤就將造成整個(gè)工作出現(xiàn)誤差。因?yàn)楣芾砟Ｊ铰浜螅黜?xiàng)環(huán)節(jié)抄表、核算以及收費(fèi)等沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且不能對(duì)存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，導(dǎo)致電力營銷工作效率下降。管理人員應(yīng)該有所針對(duì)，著重對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)，例如，優(yōu)化用戶耗電數(shù)據(jù)的總結(jié)環(huán)節(jié)，依據(jù)實(shí)際情況，輔之合理的梯度抄核收標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范各項(xiàng)工作的管理流程，改變落后管理模式的現(xiàn)狀。

其中:pBufferSize為緩沖區(qū)大小;pDIBImage為指向存儲(chǔ)DIB格式圖像緩沖區(qū)的指針.

如果使用傳統(tǒng)的VideoRenderer，那么使用GetCurrentImage方法抓圖將是不可靠的.因?yàn)槿绻鸙ideoRenderer使用 DirectDraw加速，這個(gè)函數(shù)調(diào)用會(huì)失敗;而且調(diào)用這個(gè)函數(shù)時(shí)，Video Renderer必須處于暫停狀態(tài).但如果使用VMR9，則沒有上述這些限制［11］.

3)最簡單的方法是直接抓屏或是使用DirectX中的 Media Detector(MediaDet)對(duì)象.本文將詳細(xì)探討該方法的抓幀功能的實(shí)現(xiàn)原理與具體方法.

1.2 MediaDet

MediaDet對(duì)象可以從媒體源文件中獲取媒體的格式信息，也可以從視頻源中抓取所有的視頻幀，如果這個(gè)文件是可以搜索的，那么可以根據(jù)特征信息獲取該文件中任意幀圖像.

Media Detector不是一個(gè)過濾器，應(yīng)用程序不需要使用過濾圖形管理器或者創(chuàng)建過濾圖形，可以通過調(diào)用CoCreateInstance來創(chuàng)建Media Detector對(duì)象.在Media Detector內(nèi)部，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)包含了Sample Grabber過濾器的過濾圖形.為了得到圖形，Media Detector會(huì)搜索和暫停過濾圖形，然后從Sample Grabber過濾器中獲得一幅BMP圖像.

應(yīng)用程序和Media Detector通訊是通過IMediaDet接口來實(shí)現(xiàn)的.通過IMediaDet接口接收媒體文件的數(shù)據(jù)流以及每個(gè)流的媒體類型、持續(xù)時(shí)間和幀率等信息.該接口也包含了從視頻流中抓取視頻幀在內(nèi)的方法，常用的方法如表1所示.

表1 IMediaDet接口常用方法

2 視頻捕獲的實(shí)現(xiàn)

視頻幀的捕獲功能流程圖如圖1所示.

圖1 捕獲流程

2.1 環(huán)境搭建

為了能在CJHJ開發(fā)平臺(tái)下利用IMediaDet接口獲取媒體文件信息與實(shí)現(xiàn)視頻幀抓取，首先必須引入命名空間DexterLib，即using DexterLib.

2.2 讀取媒體信息

為了打開視頻流，需創(chuàng)建一個(gè)MediaDet對(duì)象，并通過對(duì)象的文件名同多媒體文件關(guān)聯(lián)，語句如下:

IMediaDet mediaDet=new MediaDetClass();mediaDet.Filename=videoFile;

由于媒體類型比較多，因此在獲取媒體流之前必須首先要知道所需要的媒體類型.媒體類型的獲取是通過MediaDet對(duì)象的StreamMediaType實(shí)現(xiàn)的，如:

利用MediaDet的GetBitmapBits方法能夠截取某一時(shí)間的圖片，該方法沒有直接提供獲取某幀的圖像，因此主要是利用視頻流的總體播放時(shí)間及其播放速度，求出第i幀的時(shí)間位置，進(jìn)而抓取該幀圖片.計(jì)算總幀數(shù)如(1)式所示.

其中:

streamLength——MediaDet對(duì)象屬性，描述整個(gè)視頻的播放時(shí)間(單位秒);

FrameRate——MediaDet對(duì)象屬性，描述播放速度(單位是幀/秒);

第i幀的播放時(shí)間如(2)式.

抓取第i幀的方法為:GetBitmapBits(iTime，ref bufferSize，ref*frameBuffer，Width，Height).其中參數(shù)的含義為:

bufferSize—緩沖區(qū)大小;

frameBuffer—保存位圖的緩沖區(qū);

Width—位圖的寬度;

Height—位圖的高度;

得到第i幀圖片后，為了保存或者是加工圖片，需要知道幀的寬度、高度等基本信息.使用Marshal.PtrToStructure方法可以獲取媒體基本信息，包括:視頻流的數(shù)據(jù)速率、幀的平均顯示時(shí)間、位圖基本信息等.獲取幀信息的代碼如下:

其中，VIDEOINFOHEADER結(jié)構(gòu)如下:

3 結(jié)語

本文分析研究了傳統(tǒng)的VFW技術(shù)與VC++平臺(tái)下的視頻捕獲，討論了新技術(shù)DirectShow的視頻捕獲方法，重點(diǎn)探討利用IMediaDet接口在CJHJ平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)視頻捕獲的技術(shù)，并利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)視頻抓取與回放系統(tǒng)，通過程序還能夠控制播放的速度，達(dá)到了很好的效果.

［1］易小波，周海偉.VC平臺(tái)下視頻捕獲的實(shí)現(xiàn)［J］.衡陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，27(6):75-77.

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