基于VFW的视频图像采集系统.docx

院学编号：
西安邮电学院大学生科技创新活动项目
申请表

项目名称：基于VFW的视频图像采集系统
项目负责人：贺刚
项目指导老师：杨春杰
项目类别：B
项目来源：
项目申报单位：自动化学院自动化0801班
协作单位：
申报时间：2010年4月3号

西安邮电学院团委制
2010年3月

国内、外研究的现状及发展趋势
视频采集或者说是图像采集，或者是视频监控、机器视觉等，名称不一，但所指的都是如何获取图像，名称的分别主要是由于各个领域不同的称法造成的。比如说广播电视领域多采用视频采集这一称法，在安防领域一般称为视频监控，在工业检测方面多称为机器视觉。
常用的采集卡主要分视频采集卡和视频压缩卡；视频采集卡按照信号方式分为模拟卡和数字卡；模拟采集卡的主要功能就是A/D转换和数据传输。数字采集卡一般只是把数字摄像机采集好的图像数据传输到处理器内存中而已。
目前，连接模拟工业相机的多路视频采集卡及压缩卡已经比较多，例如四路的模拟卡早已存在。但随着分辨率较高、帧率大的数字工业相机日益普及，对采集卡的数据传输能力的要求日益提高，与此同时，计算机已经进入双核时代，64位的PCI总线也已经普及，可以预见的是，计算机的处理能力还将不断提高，这为基于PC架构的机器视觉系统提供了坚实的基础，也将吹起多路视频采集处理系统的冲锋号角。
单路采集技术是指同一时刻只能有一路视频进行采集。多路采集技术是指同一时刻有多路视频进行采集。单路采集有一路视频采集和多路切换采集之分；多路采集有多路实时采集和多路非实时采集之分。
20世纪70年代后期，随着第一块视频采集卡的诞生，形成了单路采集技术的概念，当时的采集是脱机产品。80年代PC机的出现，诞生了基于PC平台的单路视频采集卡，例如Matrox的PIP-512。而后随着总线技术的发展，陆续出现了基于VESA总线和PCI总线的单路视频采集卡，如BitFlow的Raptor。在国内，大恒图像在20世纪80年代末90年代初推出了国内第一款ISA总线单路采集卡，微视公司在90年代后期推出国内首块基于PCI总线的单路视频采集卡。
单路视频采集最初的应用领域是科研，随着应用领域的拓展，越来越多的领域需要对图像进行采集、分析，同时一些领域需要多路视频的采集、处理，如交通、广电等领域。为满足这些需求，多路采集技术的概念应时而生。同样，基于PC的多路采集卡随着PC总线带宽的不断提高出现了不同总线的产品。在国内，微视公司2000年推出了基于PCI的4路视频采集卡，2004年推出了基于PCI-X总线的8路视频采集卡，2006年推出了基于PCIe(x1)总线的4路视频采集卡。
多路采集是在单路采集的基础上发展出来的，由于数据量成倍增长，因此对硬件和软件都有了更高的要求，从计算机技术来讲，总线由AT总线发展到PCI-X和PCI-E，总线和CPU速度都提高了几百倍，网络技术也从无到有，发展到现今逐渐普及的GIGE，图像的压缩技术与过去也不可同日而语，这些技术的发展为多路传输创造了条件。相对于单路采集而言，多路采集不仅注重速度也更强调协调、同步。
目前实现多路采集有多种方法，如：基于网络的采集系统、基于单计算机的采集系统、基于模拟像机的采集系统和基于数字摄像机的采集系统、基于智能摄像机的采集系统、甚至是各种系统混和的采集系统。一般采用模拟摄像机的系统都基于成本考虑，而采用数字摄像机的系统往往追求高清晰度。
研究内容（阶段目标、最终目标）和意义
本课题的工作主要就数字视频采集系统的组成及各部分原理进行介绍，归纳机器视觉系统的信息流向与形式，并基于Windows平台，结合VFW实现的数字视频采集系统
本立项实现的目标包括如下几个方面：
◇研究相关计算机视频图像采集的理论和方法
◇研究相关VFW技术
◇获取目标视频图像
◇可以裁剪，拼接目标图像
◇可以对目标图像实现基本I/O操作预期达到的技术目标和拟解决的技术问题
视频采集卡技术
视频采集就是将视频源的模拟信号通过处理转变为数码信息，并将这些数码信息存储在电脑硬盘上的过程。这种模拟数码转变是通过视频采集卡上的采集芯片进行的。视频采集卡的输入端设有几路视频输入口，可直接连接摄像机等设备的视频输出口。很多视频卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音，音频与视频可在数字化的同时保存、同步播放；较高档的采集卡依靠特殊的处理芯片进行硬件实时数据压缩处理，采集速度很快；而那些没实时硬件压缩功能的卡，也可通过电脑上的CPU进行被称为软件压缩的处理。视频采集卡的工作方式可以是单桢采集或者连续采集，也可以将采集的图像序列放在内存和直接存储到磁盘，还可以经过压缩以后存储或不经过压缩存储。
VFW技术
VideoforWindows函数库是Windows环境下实现实时视频捕获的重要工具主要包括vfw.h和vfw32.lib函数库