賈磊

摘 要：無線視頻采集系統(tǒng)由無線攝像頭采集視頻信息并發(fā)射一定頻率的無線信號(hào)，發(fā)送出的無線模擬信號(hào)由無線信號(hào)接收器接收，通過視頻連接線把信號(hào)送到USB視頻采集卡EASYCAP中，視頻采集卡把送入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到連接的計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)無線視頻的采集和通過軟件在計(jì)算機(jī)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：無線視頻信號(hào)采集 VC++ VFW 截圖錄像

中圖分類號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（b）-0028-03

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，各領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，機(jī)械化、自動(dòng)化已經(jīng)成為了現(xiàn)代生產(chǎn)生活的主流生產(chǎn)方式，這樣就對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)有了一個(gè)更高更成熟的要求，需要有一套方便可靠的視頻采集系統(tǒng)作為監(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)。視頻采集系統(tǒng)分為有線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)和無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)，在特殊工作環(huán)境越來越占據(jù)我們大部分工作的今天，周邊的工作環(huán)境不允許使用有線網(wǎng)絡(luò)，并且還帶來了高建設(shè)、和高維修的費(fèi)用，所以無線視頻信號(hào)的采集系統(tǒng)已經(jīng)變成國際上重點(diǎn)的研究和發(fā)展方向。無線視頻采集系統(tǒng)可以運(yùn)用在工廠，用于監(jiān)控自動(dòng)化高的生產(chǎn)設(shè)備，也可以裝載到機(jī)器人中完成特殊的任務(wù)，比如排爆機(jī)器人，降低人員的傷亡。

現(xiàn)在對(duì)無線信號(hào)的采集和處理主要通過視頻采集卡進(jìn)行采集，有一些公司生產(chǎn)的采集卡提供第三方的軟件開發(fā)包（SDK）這樣便于用戶進(jìn)行第二次開發(fā)。在監(jiān)視計(jì)算機(jī)方面主要使用VC++，VB等開發(fā)軟件進(jìn)行監(jiān)視界面的開發(fā)，但是總體比起來VC++在視頻處理上比VB較為成熟，利用VC++中的VFW視頻開發(fā)包對(duì)視頻采集卡采集回來的視頻信號(hào)進(jìn)行處理。

1 視頻信號(hào)采集系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)的組成大致分為硬件和軟件部分，該文對(duì)軟件部分的設(shè)計(jì)和開發(fā)做著重的介紹，軟件部分則利用VC++6.0為軟件開發(fā)平臺(tái)。

1.1 硬件部分

硬件部分由無線攝像頭、攝像頭信號(hào)接收器和USB視頻采集卡三部分組成。硬件連接如圖1所示。

USB視頻采集卡工作原理。

該次視頻采集系統(tǒng)采用的是EASYCAP的USB視頻采集卡，視頻采集卡是我們進(jìn)行視頻處理必不可少的硬件設(shè)備，無線攝像頭發(fā)送的和無線信號(hào)接收器接收的信號(hào)是連續(xù)的模擬信號(hào)，但是計(jì)算機(jī)卻不會(huì)識(shí)別模擬信號(hào)，計(jì)算機(jī)只識(shí)別0或1這樣的二進(jìn)制碼，這樣就需要一個(gè)像本系統(tǒng)中的USB視頻采集卡把無線視頻接收器采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)，這樣經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)就可以被計(jì)算機(jī)編輯、處理和保存了。

在該系統(tǒng)中視頻采集軟件通過驅(qū)動(dòng)識(shí)別USB視頻采集卡并對(duì)采集回來的信息進(jìn)行處理，因?yàn)橐曨l采集卡采集到的都是一幅幅靜態(tài)圖片，所以要在軟件中設(shè)置與USB視頻采集卡相匹配的采集速率，這樣就能對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行靜態(tài)圖片的抓取和保存，對(duì)視頻流信號(hào)進(jìn)行保存。具體數(shù)/模轉(zhuǎn)換流程如圖2。

1.2 軟件部分

軟件部分主要采用了VC++6.0來編寫采集程序。

VC++6.0由微軟公司開發(fā)，它是一個(gè)基于Windows操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境，同時(shí)也具備C++語言編譯器的功能。Visual C++6.0由編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)ppWizard、類向?qū)lass Wizard等開發(fā)工具組成。

VFW（Video for windows）是視頻開發(fā)應(yīng)用的一種早期技術(shù)。Microsoft的Visual C++從4.0版開始就支持Video for Windows（簡稱VFW）了，這給視頻捕獲編程帶來了很大的方便。VFW（Video for Windows）是微軟公司開發(fā)的針對(duì)于Windows自帶的一個(gè)數(shù)字視頻編輯軟件開發(fā)包。用戶不用自己安裝VFW，而是Windows系統(tǒng)中自帶了這個(gè)視頻開發(fā)包，方便了用戶的使用。VFW的中心就是一個(gè)AVI文件標(biāo)準(zhǔn)，AVI（Audio Video Interleave）就是一種聲音和視頻同步組合在一起的一種文件，它是一種有損的壓縮形式。

在VFW中為用戶提供了一套完整的應(yīng)用程序接口（API），API可以為用戶提供一種與應(yīng)用程序訪問一組例程的能力，而且用戶不需要訪問源碼和了解內(nèi)部工作的細(xì)節(jié)。編寫程序時(shí)可以利用API函數(shù)來編寫應(yīng)用程序，這樣就可以避免編寫無用程序，減小工作量。

VFW的視頻捕獲主要由AVICap窗口類來完成。AVICap窗口類為應(yīng)用程序提供了一個(gè)基于消息的接口。在該系統(tǒng)中視頻的捕獲和單幀捕獲都是靠AviCap所提供的強(qiáng)大全面的函數(shù)和宏實(shí)現(xiàn)的，這是微軟公司開發(fā)的VFW開發(fā)包為我們編輯視頻采集軟件提供的一條捷徑，可以使用簡單易讀的函數(shù)和宏就可以達(dá)到我們編程需要達(dá)到的目的。

AVICap有兩種顯示視頻的格式：（1）預(yù)覽模式（preview），這是一個(gè)使用CPU資源的模式。視頻流首先從采集硬件保存到系統(tǒng)內(nèi)存，之后通過GDI函數(shù)將視頻信息顯示在捕獲窗口中。從硬件角度講，該模式需要使用VGA卡，通過VGA卡顯示在監(jiān)視器上。（2）疊加模式（Overlay）該模式顯示視頻是通過硬件的疊加，疊加的視頻是不需要通過VGA卡的，疊加視頻的硬件把自身的輸出信號(hào)與VGA輸出信號(hào)合并，最后顯示到監(jiān)視器上的信號(hào)是二者的組合信號(hào)。

2 VFW視頻采集的開發(fā)

2.1 開發(fā)應(yīng)用程序的步驟

VC++應(yīng)用程序開發(fā)的一般步驟為：（1）創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目；（2）采用workspace窗口和它的class view， file view， resource view去建立項(xiàng)目中的C++類、文件和資源；（3）將文件從項(xiàng)目中添加或刪除；（4）編輯項(xiàng)目的源代碼和資源；（5）為項(xiàng)目指定配置（Debug或Release）；（6）連遍項(xiàng)目文件；（7）糾正連遍錯(cuò)誤；（8）執(zhí)行并測(cè)試生成的可執(zhí)行文件；（9）測(cè)試項(xiàng)目文件；（10）剖視以及代碼優(yōu)化。

2.2 VFW采集開發(fā)流程

使用VFW進(jìn)行視頻采集大致分為如下幾個(gè)部分基本流程。

（1）使用函數(shù)capCreatureWindows（...）創(chuàng)建應(yīng)用程序的視頻捕獲窗口。（2）使用函數(shù)capsetcallbackonstatus（...）函數(shù)處理回調(diào)函數(shù)狀態(tài)，并用capsCalLbackonerror（...）函數(shù)來設(shè)置錯(cuò)誤信息的回調(diào)處理。但是該次系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有使用回調(diào)函數(shù)。（3）查找USB視頻采集卡的驅(qū)動(dòng)并連接。（4）得到USB視頻采集卡的驅(qū)動(dòng)信息。（5）判斷是否連接正確，并設(shè)置采集速率。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的建立

使用VFW的宏函數(shù)實(shí)現(xiàn)視頻捕獲和預(yù)覽，應(yīng)用程序簡單、控制靈活。在本系統(tǒng)中，是基于VC++6.0的對(duì)話框應(yīng)用程序框架實(shí)現(xiàn)編程開發(fā)，很多的應(yīng)用程序都是基于這種開發(fā)方式的。另一部分應(yīng)用就是基于文檔的編程開發(fā)，單文檔是主流。文檔應(yīng)用程序的最大特點(diǎn)是有標(biāo)準(zhǔn)菜單、客戶區(qū)域任意調(diào)整；缺點(diǎn)是相對(duì)比對(duì)話框類，開發(fā)難度較大。

2.3.1 建立單文檔應(yīng)用程序

該系統(tǒng)是基于VC++6.0的項(xiàng)目建立向?qū)?chuàng)建一個(gè)單文檔、無工具欄和狀態(tài)欄的應(yīng)用程序，下面是建立單文檔應(yīng)用程序的詳細(xì)步驟：首先啟動(dòng)VC++6.0，選擇“文件”→“新建”→“工程”命令。在工程選擇卡中，選擇MFC AppWizard（exe）。

工程名稱欄中輸入工程的名稱，位置欄中輸入的是工程所保存的文件位置。

下一步需要選擇創(chuàng)建應(yīng)用程序的類型有三類分別為：單文檔、多重文檔和基本對(duì)話框，由于本系統(tǒng)是視頻采集界面，所以選擇的應(yīng)用程序?yàn)榛緦?duì)話框應(yīng)用程序，點(diǎn)擊完成就成功的建立了一個(gè)基本對(duì)話框的應(yīng)用程序工程。

2.3.2 建立對(duì)話框

對(duì)話框是監(jiān)控軟件和用戶的交互平臺(tái)，使用者可以在對(duì)話框中直接預(yù)覽由USB視頻采集卡采集到VC++中的視頻信息，并對(duì)其進(jìn)行抓取截圖、錄像、暫停和退出等功能，這些功能會(huì)以按鈕的形勢(shì)提供給使用者，方便對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行想要的處理。對(duì)話框建立的詳細(xì)步驟如下：在工作空間下選擇“resource view”選項(xiàng)卡打開dialog下拉文件并在dialog文件夾上右鍵單擊選擇插入dialog，創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)話框，此時(shí)新建的對(duì)話框就出現(xiàn)在右側(cè)工作區(qū)中，我們可以對(duì)其進(jìn)行大小的任意改變。

2.3.3 添加圖像和按鈕控件

對(duì)于本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要對(duì)對(duì)話框添加“圖像”和“按鈕”控件，在工具箱中就可以找到并選擇加入到對(duì)話框中的任意位置，“圖像”的作用是顯示由USB視頻采集卡轉(zhuǎn)換成的數(shù)字視頻信號(hào)，起到一個(gè)監(jiān)視屏的作用，因?yàn)榇a中已經(jīng)把窗口的大小作為一個(gè)指針，送到窗口創(chuàng)建函數(shù)capCreatureWindows（）中了，當(dāng)程序初始化時(shí)可以自動(dòng)識(shí)別到窗口的大小并返回一個(gè)寬度和高度值，所以圖像控件可以隨意更改大小，函數(shù)中設(shè)置窗口X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的數(shù)據(jù)已經(jīng)被指針?biāo)〈??！鞍粹o”則為使用者提供對(duì)采集回來的視頻信息進(jìn)行處理的功能，按鈕有五個(gè)各自的功能分別為：播放、截圖、錄像、暫停和退出。在添加按鈕時(shí)可以改變其名稱，這個(gè)名稱就是顯示在按鈕上的名稱，起到提示其功能的作用。當(dāng)添加好按鈕時(shí)雙擊按鈕就可以進(jìn)入到按鈕代碼的編輯，用來響應(yīng)函數(shù)的功能，在修改控件ID后，比如一個(gè)按鈕控件，假設(shè)使ID為BUTTON1則建立按鈕后在窗口類中的對(duì)話框類中自動(dòng)添加了一個(gè)名為ONBUTTON1的按鈕控件類。這個(gè)類則包含了這個(gè)按鈕所包含的一些屬性和信息。

關(guān)于窗口類，我們?cè)谶\(yùn)行程序的時(shí)候可以直接看到窗口對(duì)話框，在窗口建立之前系統(tǒng)要知道怎樣建立一個(gè)窗口，和窗口返回的一些信息要交給誰處理。這樣就需要我們創(chuàng)建一個(gè)窗口類來定義我們?cè)O(shè)計(jì)的窗口的各種信息，比如窗口的消息、函數(shù)的處理、窗口的風(fēng)格、圖標(biāo)、鼠標(biāo)、菜單等等?？梢允拱粹o實(shí)現(xiàn)各種功能。下圖為設(shè)計(jì)好的對(duì)話框。

具體程序代碼不再詳述。

3 運(yùn)行調(diào)試

代碼編輯完成后就要把工程保存，之后就可以編譯了，在編譯菜單下選擇編譯選項(xiàng)（也可以直接按F7鍵，同樣可以對(duì)源文件進(jìn)行編譯），對(duì)源文件進(jìn)行編譯、執(zhí)行及編譯配置等操作，該菜單位于編譯器的頂層菜單中。按F5可以調(diào)試應(yīng)用程序，查看程序的運(yùn)行情況。如果在調(diào)試程序時(shí)遇到問題，可以使用編譯器中的“幫助”菜單調(diào)用MSDN幫助文件來解決問題。編譯后在工程的文件夾下有個(gè)一DEBUG的文件夾中就會(huì)生成應(yīng)用程序圖標(biāo)，雙擊就會(huì)運(yùn)行應(yīng)用程序。查看應(yīng)用程序的運(yùn)行情況，以及各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)情況是否正常。

在運(yùn)行程序后，因?yàn)橐曨l信號(hào)進(jìn)入到USB視頻采集卡后，采集卡又對(duì)信號(hào)進(jìn)行一次硬件壓縮，性質(zhì)類似于對(duì)信號(hào)進(jìn)行了編碼，而本系統(tǒng)采用的是CapAvi來采集的信號(hào)，把壓縮過的信號(hào)直接顯示到了預(yù)覽窗口中，所以會(huì)有信號(hào)的不穩(wěn)定與數(shù)據(jù)的丟失。

其他的功能正常，程序運(yùn)行正常。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)基于VC++6.0利用VFW開發(fā)包，對(duì)無線視頻信號(hào)進(jìn)行采集和處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。搭建了一個(gè)無線視頻信號(hào)采集的平臺(tái)。該系統(tǒng)主要的開發(fā)部分為軟件部分，硬件只需進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的安裝和硬件連接即可。通過運(yùn)行調(diào)試，取得了比較好的效果。

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