前几天在帮师兄做一个视频截图的模块，采用了DirectShow的接口来访问视频文件。开发工具使用的是Visual C++ 2005 Express 和Visual C# 2005 Express，VC++写的一个封装了对DirectShow的接口访问的DLL，然后在C#做的界面程序里面调用。
1. 关于DirectShow的视频截图方法
DirectShow以前是属于DirectX内的一个部分，后来Microsoft把DirectShow归入了Platform SDK内了。关于DirectShow如何来截取视频文件内部的图片picture，在网上可以搜索到很多。在MSDN关于DirectShow SDK的教程里面，也有专门举例如何使用DirectShow的IMediaDet接口来截视频流内的截图的:
http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/wcedshow/html/_dxce_dshow_directshow.asp
使用DirectShow来访问视频文件就可以避免去了解各种视频压缩文件格式，编码格式等等很繁琐甚至是困难的问题了。
2. 选择哪个时间点来截视频图片呢?
但是，选取哪个时间点的视频图片呢？我们在看Windows浏览器里面视频文件的微缩图都是视频文件的第一帧，但是如果第一帧是全黑或者全白呢？那么我们看到的这个截下来的视频图片并没有任何意义。甚至比如电影开头的演员字幕等帧，对于观众来说都没有多大的意义。一部电影的截图选择，如果按照精彩镜头来分，那么需要计算机去理解该电影的内容，这个工作在现阶段来说，涉及到计算机视觉，数字图像，人工智能等前沿技术，不大可能做得出来。
考虑到全黑，全白，以及片头字幕等没有意义的帧图片的特点，就是颜色个数相对较少，相对单调。于是，可以通过一个颜色个数的阈值，来对所有帧图片进行筛选。将颜色个数小于阈值的剔除。一般使用颜色丰富的图片，肯定帧图片更加丰富。
但是，在24位真彩色中，R,G,B都是0-255,任何一个分量相差了一点点，视觉上来说，差异并不大，但是对于计算机来说，就完全是两个颜色了，这种过于精确的颜色统计，对于人来说并不见得好。于是，我选择使用颜色的灰度值来代替真彩色RGB的统计。关于RGB到灰度值的公式，选择的是最简单的：
GRAY(灰度) = (R + G + B) / 3
3. 实现一个测试算法的Demo
好了，大体的截图选取算法思想就是这样了。下面我就一步一步来把这个算法实现的Demo，通过Visual C++ 2005 Express和Visual C# 2005 Express开发工具做出来。
首先是做封装DirectShow的Win32 DLL。
Microsoft那里下载的Visual C++ 2005 Express并没有附带Platform SDK，Windows的最新Platform SDK可以直接从Microsoft的MSDN那里下载到(我选择的是Windows 2003 Server RC2)。按照MSDN上所述的，搭建起Visual C++ 2005 Express内的Platform SDK设置后就可以开发Win32的程序了。
下面是封装的DLL的程序代码：
// MovieGrabberDLL.cpp : 定义 DLL 应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include "MovieGrabberDLL.h"
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved
)
...{
switch (ul_reason_for_call)
...{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}
/**//**
* 抓取视频的截图
* @param aPath 视频文件的位置
* @return
*/
MOVIEGRABBERDLL_API HANDLE GrabMovieFrame(LPCTSTR aPath,int grayColorCountThreshold)
...{
HRESULT hr;
// 定义IMediaDet接口实例
CComPtr< IMediaDet > pDet;
hr = pDet.CoCreateInstance(__uuidof(MediaDet));
if (FAILED(hr))
return NULL;
// 将影片文件名转换成BSTR类型
CComBSTR openBSTR(aPath);
// 设置IMediaDet接口的文件关联
hr = pDet->put_Filename(openBSTR);
if (FAILED(hr))
return NULL;
// 从影片中检索视频流和音频流
long lStreams;
hr = pDet->get_OutputStreams(&lStreams);
if (FAILED(hr))
return NULL;
// 取出影片的视频流，因为帧的信息是保存在视频流中的
bool bFound = false;
for (int i=0; i<lStreams; i++)
...{
GUID major_type;
hr = pDet->put_CurrentStream(i);
if (SUCCEEDED(hr))
hr = pDet->get_StreamType(&major_type);
if (FAILED(hr))
break;
if (major_type == MEDIATYPE_Video)
...{
bFound = true;
break;
}
}
if (!bFound)
return NULL;
long width = 0, height = 0; // 存储位图的宽和高（单位：象素）
AM_MEDIA_TYPE mt;
hr = pDet->get_StreamMediaType(&mt);
if (SUCCEEDED(hr))
...{
if ((mt.formattype == FORMAT_VideoInfo) &&
(mt.cbFormat >= sizeof(VIDEOINFOHEADER)))
...{
// 得到VIDEOINFOHEADER结构指针，VIDEOINFOHEADER结构包含一些与视频
// 有关的信息，其中含有BITMAPINFORHEADER结构
VIDEOINFOHEADER *pVih = (VIDEOINFOHEADER*)(mt.pbFormat);
width = pVih->bmiHeader.biWidth;
height = pVih->bmiHeader.biHeight;
if(height < 0 ) height *= -1;
}
else
hr = VFW_E_INVALIDMEDIATYPE;
MyFreeMediaType(mt); // 释放AM_MEDIA_TYPE结构
}
if (FAILED(hr))
return NULL;
return (HANDLE)LookforSuitableMovieFrame(pDet,width,height,grayColorCountThreshold);
}
/**//**
* 写入合适视频帧截图到磁盘
* @param pDet DirectShow的IMediaDet接口
* @param width 截图的长
* @param height 截图的宽
* @param grayColorCountThreshold 灰度颜色个数阈值
*/
HBITMAP LookforSuitableMovieFrame(IMediaDet* pDet,int width,int height,int grayColorCountThreshold)
...{
long size;
double time = 0.0;
double totaltime;
// 获取整个视频的时间长度
pDet->get_StreamLength(&totaltime);
// 每1秒,截取视频截图
for(time=0.0; time <totaltime; time+= 1.0)
...{
// 获取bitmap的buffer大小
HRESULT hr = pDet->GetBitmapBits(time, &size, 0, width, height);
if (SUCCEEDED(hr))
...{
char *pBuffer = new char[size];
if (!pBuffer)
return NULL;
hr = pDet->GetBitmapBits(time, 0, pBuffer, width, height);
if (SUCCEEDED(hr))
...{
// Find the address of the start of the image data.
void *pData = pBuffer + sizeof(BITMAPINFOHEADER);
if(IsSuitableMovieFrame(pData,width,height,grayColorCountThreshold))
...{
BITMAPINFOHEADER *bmih = (BITMAPINFOHEADER*)pBuffer;
HDC hdcDest = GetDC(0);
BITMAPINFO bmi;
ZeroMemory(&bmi, sizeof(BITMAPINFO));
CopyMemory(&(bmi.bmiHeader), bmih, sizeof(BITMAPINFOHEADER));
HBITMAP hBitmap = CreateDIBitmap(hdcDest, bmih, CBM_INIT,
pData, &bmi, DIB_RGB_COLORS);
delete[] pBuffer;
return hBitmap;
}
}
delete[] pBuffer;
}
}
return NULL;
}
/**//**
* 检测一个位图是否是合适的视频截图
* @param pData 位图的点色数组
* @param width 位图的长
* @param height 位图的宽
* @param grayColorCountThreshold 灰度颜色个数阈值
*/
bool IsSuitableMovieFrame(void* pData,int width,int height,int grayColorCountThreshold)
...{
BYTE* pixels = (BYTE*)pData;
int numGrayColor = 0;
int size = width*height;
int graycolor;
int i,j;
int* appearedcolors = new int[grayColorCountThreshold];
int numappearedcolors = 0;
for(i=0;i<size; i++)
...{
// 计算当前点的灰度值，采用的RGB转换灰度的公式是GRAY = (R+G+B)/3
graycolor = (pixels[i*3] +pixels[i*3+1]+pixels[i*3+2])/3;
// 检测该灰度色是否之前出现过
for(j=0;j<numappearedcolors; j++)
...{
if(graycolor == appearedcolors[j])
break;
}
if(j == numappearedcolors) // 如果是新的灰度颜色值
...{
numappearedcolors++;
if(numappearedcolors == grayColorCountThreshold) // 如果灰度颜色个数满足阈值
...{
delete[] appearedcolors;
return true; // 返回信息，合适
}
else
...{
appearedcolors[j] = graycolor; // 记录下该灰度颜色值
}
}
}
delete[] appearedcolors;
return false; // 返回信息，不合适
}
void MyFreeMediaType(AM_MEDIA_TYPE& mt)
...{
if(mt.cbFormat != 0)
...{
CoTaskMemFree((PVOID)mt.pbFormat);
mt.cbFormat = 0;
}
if (mt.pUnk != NULL)
...{
mt.pUnk->Release();
mt.pUnk = NULL;
}
}
其中，为了使用DirectShow，我们除了需要windows.h外，还需要dshow.h,qedit.h和atlbase.h三个头文件，最后再加上一个strmiids.lib库文件。
接下来就开启Visual C# 2005 Express来做一个简单的界面程序。为什么选择C# 来开发界面程序呢？原因很简单，因为C#很简单，同时Visual C# 2005 Express这样免费又功能强大的工具可以使用。
界面程序很简单，就下面这个样子：
C# 部分调用前面写好的DLL函数，实现DDshow的抓图。 MovieGrabberDLL.cs源代码如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Drawing;
namespace MovieGrabberCSharp
...{
class MovieGrabberDLL
...{
[DllImport("MovieGrabberDLL.dll")]
public static extern int fnMovieGrabberDLL();
[DllImport("MovieGrabberDLL.dll")]
public static extern IntPtr GrabMovieFrame(string aPath, int grayColorCountThreshold);
public static Bitmap GrabMovieFrameBitmap(string aPath,int grayColorCountThreshold)
...{
IntPtr hBitmap = GrabMovieFrame(aPath, grayColorCountThreshold);
if(hBitmap == IntPtr.Zero)
return null;
return Bitmap.FromHbitmap(hBitmap);
}
public static Bitmap GrabMovieFrameBitmap(string aPath)
...{
return GrabMovieFrameBitmap(aPath, 8);
}
}
}
窗口类MainForm.cs的源代码如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace MovieGrabberCSharp
...{
public partial class MainForm : Form
...{
public MainForm()
...{
InitializeComponent();
}
private void OpenMovieFilePathButton_Click(object sender, EventArgs e)
...{
OpenFileDialog dlg = new OpenFileDialog();
if (dlg.ShowDialog() == DialogResult.OK)
...{
MovieFilePathTextBox.Text = dlg.FileName;
}
}
private void GrabberButton_Click(object sender, EventArgs e)
...{
Bitmap bitmap = MovieGrabberDLL.GrabMovieFrameBitmap(MovieFilePathTextBox.Text);
if (bitmap != null)
...{
MessageBox.Show("抓图成功！");
GrabberPictureBox.SizeMode = PictureBoxSizeMode.StretchImage;
GrabberPictureBox.Image = bitmap;
GrabberPictureBox.Invalidate();
GrabberPictureBox.Refresh();
}
else
...{
MessageBox.Show("失败！");
}
}
private void ExitButton_Click(object sender, EventArgs e)
...{
this.Close();
}
}
}
编译完成后，我们使用Windows里面的一个intro.wmv视频文件来做测试，具体路径是：C:\WINDOWS\system32\oobe\imagee\intro.wmv。之所以选择这个文件作为视频测试文件，因为这个视频是大家安装完成后WINXP后都会自动启动的Windows XP的介绍视频，而且这个视频的开始部分是全黑，然后渐渐变亮，再到Windows XP的动画部分。如果用Windows自带的浏览器看微缩图显示，就是下面这个结果：
可以看到，这个intro.wmv的微缩图是完全的一张黑色图片，我们并不能看到任何关于视频文件有意义的内容。
下面启动我们刚才编写的Demo视频截图工具来截一下图片，同样这个视频文件，可以看到这个的结果。
其中，程序里面默认给出的灰度颜色个数阈值是8，那么就是说，至少图片要有8个不同的颜色灰度值才会截取，而之前的全黑，全白就自然滤过了。
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