基于VFW的視頻圖像采集系統(tǒng)

1、院學(xué)編號： 西安郵電學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新活動項(xiàng)目申 請 表項(xiàng)目名稱：基于VFW的視頻圖像采集系統(tǒng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：賀剛項(xiàng)目指導(dǎo)老師：楊春杰項(xiàng)目類別：B 項(xiàng)目來源： 項(xiàng)目申報單位：自動化學(xué)院自動化0801班協(xié)作單位：申報時間：2010年4月3號西 安 郵 電 學(xué) 院 團(tuán) 委 制2010年3月一、 國內(nèi)、外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢視頻采集或者說是圖像采集，或者是視頻監(jiān)控、機(jī)器視覺等，名稱不一，但所指的都是如何獲取圖像，名稱的分別主要是由于各個領(lǐng)域不同的稱法造成的。比如說廣播電視領(lǐng)域多采用視頻采集這一稱法，在安防領(lǐng)域一般稱為視頻監(jiān)控，在工業(yè)檢測方面多稱為機(jī)器視覺。常用的采集卡主要分視頻采集卡和視頻壓縮卡；視頻采

2、集卡按照信號方式分為模擬卡和數(shù)字卡；模擬采集卡的主要功能就是A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字采集卡一般只是把數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集好的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥鲀?nèi)存中而已。目前，連接模擬工業(yè)相機(jī)的多路視頻采集卡及壓縮卡已經(jīng)比較多，例如四路的模擬卡早已存在。但隨著分辨率較高、幀率大的數(shù)字工業(yè)相機(jī)日益普及，對采集卡的數(shù)據(jù)傳輸能力的要求日益提高，與此同時，計(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入雙核時代，64位的PCI總線也已經(jīng)普及，可以預(yù)見的是，計(jì)算機(jī)的處理能力還將不斷提高，這為基于PC架構(gòu)的機(jī)器視覺系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也將吹起多路視頻采集處理系統(tǒng)的沖鋒號角。單路采集技術(shù)是指同一時刻只能有一路視頻進(jìn)行采集。多路采集技術(shù)是指同一時刻有多路視頻

3、進(jìn)行采集。單路采集有一路視頻采集和多路切換采集之分；多路采集有多路實(shí)時采集和多路非實(shí)時采集之分。20世紀(jì)70年代后期，隨著第一塊視頻采集卡的誕生，形成了單路采集技術(shù)的概念，當(dāng)時的采集是脫機(jī)產(chǎn)品。80年代PC機(jī)的出現(xiàn)，誕生了基于PC平臺的單路視頻采集卡，例如Matrox的PIP-512。而后隨著總線技術(shù)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了基于VESA總線和PCI總線的單路視頻采集卡，如BitFlow的Raptor。在國內(nèi)，大恒圖像在20世紀(jì)80年代末90年代初推出了國內(nèi)第一款I(lǐng)SA總線單路采集卡，微視公司在90年代后期推出國內(nèi)首塊基于PCI總線的單路視頻采集卡。單路視頻采集最初的應(yīng)用領(lǐng)域是科研，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展

4、，越來越多的領(lǐng)域需要對圖像進(jìn)行采集、分析，同時一些領(lǐng)域需要多路視頻的采集、處理，如交通、廣電等領(lǐng)域。為滿足這些需求，多路采集技術(shù)的概念應(yīng)時而生。同樣，基于PC的多路采集卡隨著PC總線帶寬的不斷提高出現(xiàn)了不同總線的產(chǎn)品。在國內(nèi)，微視公司2000年推出了基于PCI的4路視頻采集卡，2004年推出了基于PCI-X總線的8路視頻采集卡，2006年推出了基于PCIe(x1)總線的4路視頻采集卡。多路采集是在單路采集的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，由于數(shù)據(jù)量成倍增長，因此對硬件和軟件都有了更高的要求，從計(jì)算機(jī)技術(shù)來講，總線由AT總線發(fā)展到PCI-X和PCI-E，總線和CPU速度都提高了幾百倍，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也從無到有，發(fā)展

5、到現(xiàn)今逐漸普及的GIGE，圖像的壓縮技術(shù)與過去也不可同日而語，這些技術(shù)的發(fā)展為多路傳輸創(chuàng)造了條件。相對于單路采集而言，多路采集不僅注重速度也更強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)、同步。目前實(shí)現(xiàn)多路采集有多種方法，如：基于網(wǎng)絡(luò)的采集系統(tǒng)、基于單計(jì)算機(jī)的采集系統(tǒng)、基于模擬像機(jī)的采集系統(tǒng)和基于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的采集系統(tǒng)、基于智能攝像機(jī)的采集系統(tǒng)、甚至是各種系統(tǒng)混和的采集系統(tǒng)。一般采用模擬攝像機(jī)的系統(tǒng)都基于成本考慮，而采用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的系統(tǒng)往往追求高清晰度。二、 研究內(nèi)容（階段目標(biāo)、最終目標(biāo)）和意義本課題的工作主要就數(shù)字視頻采集系統(tǒng)的組成及各部分原理進(jìn)行介紹，歸納機(jī)器視覺系統(tǒng)的信息流向與形式，并基于Windows平臺，結(jié)合VFW實(shí)現(xiàn)的

6、數(shù)字視頻采集系統(tǒng)本立項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括如下幾個方面：研究相關(guān)計(jì)算機(jī)視頻圖像采集的理論和方法研究相關(guān)VFW技術(shù)獲取目標(biāo)視頻圖像可以裁剪，拼接目標(biāo)圖像可以對目標(biāo)圖像實(shí)現(xiàn)基本I/O操作三、 預(yù)期達(dá)到的技術(shù)目標(biāo)和擬解決的技術(shù)問題視頻采集卡技術(shù)視頻采集就是將視頻源的模擬信號通過處理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)碼信息，并將這些數(shù)碼信息存儲在電腦硬盤上的過程。這種模擬數(shù)碼轉(zhuǎn)變是通過視頻采集卡上的采集芯片進(jìn)行的。視頻采集卡的輸入端設(shè)有幾路視頻輸入口，可直接連接攝像機(jī)等設(shè)備的視頻輸出口。很多視頻卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音，音頻與視頻可在數(shù)字化的同時保存、同步播放；較高檔的采集卡依靠特殊的處理芯片進(jìn)行硬件實(shí)時數(shù)據(jù)壓縮處理，采集速

7、度很快；而那些沒實(shí)時硬件壓縮功能的卡，也可通過電腦上的CPU進(jìn)行被稱為軟件壓縮的處理。視頻采集卡的工作方式可以是單楨采集或者連續(xù)采集，也可以將采集的圖像序列放在內(nèi)存和直接存儲到磁盤，還可以經(jīng)過壓縮以后存儲或不經(jīng)過壓縮存儲。VFW技術(shù)Video for Windows函數(shù)庫是Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時視頻捕獲的重要工具主要包括vfw.h和vfw32.lib函數(shù)庫。該開發(fā)工具包含了開發(fā)視頻應(yīng)用程序所需的接口函數(shù)，使用這些函數(shù)可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)從視頻源中采集數(shù)字視頻信號，并將其存儲到文件中或直接對視頻緩存進(jìn)行處理。在視頻捕獲應(yīng)用程序中，Video for Windows是利用AVIcap子集生成A

8、VIcap窗口類來完成視頻捕獲的。四、研究、試驗(yàn)方法和技術(shù)路線 五、計(jì)劃進(jìn)度 時間 目標(biāo)主要措施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)大框架查閱相關(guān)資料實(shí)現(xiàn)主要功能 編寫相關(guān)程序完成系統(tǒng)編寫相關(guān)細(xì)節(jié)程序六、成果形式（技術(shù)指標(biāo)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）本課題的工作主要就數(shù)字視頻采集系統(tǒng)的組成及各部分原理進(jìn)行介紹，歸納機(jī)器視覺系統(tǒng)的信息流向與形式，并基于Windows平臺，結(jié)合VFW實(shí)現(xiàn)的數(shù)字視頻采集系統(tǒng)本立項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括如下幾個方面：研究相關(guān)計(jì)算機(jī)視頻圖像采集的理論和方法研究相關(guān)VFW技術(shù)獲取目標(biāo)視頻圖像可以裁剪，拼接目標(biāo)圖像可以對目標(biāo)圖像實(shí)現(xiàn)基本I/O操作七、課題組成員及分工姓 名性別出生年月所在單位項(xiàng)目中的分工簽章賀剛男90.01.02自動0801編程楊康男89.07.07自動0801編程劉燕女 90.03.27自動0801資料，文檔八、指導(dǎo)老師意見簽名： 年 月 日九、協(xié)作單位的任務(wù)及要求十、經(jīng)費(fèi)概算（計(jì)算根據(jù)及理由）視頻采集卡：700元攝像頭：300元相關(guān)書籍：200元合計(jì)：1200元十一、院系意見（對本申請書各項(xiàng)內(nèi)容的真實(shí)性、經(jīng)費(fèi)預(yù)算的合理性，能