Visual C++ 實作攝影機影像擷取：基於 DirectShow 的 CCaptureVideo 類完整教學

DirectShow 是微軟提供的串流媒體處理架構，支援從 WDM 驅動裝置 (如 USB 攝影機、擷取卡) 擷取影音資料並進行預覽、儲存、靜態擷圖。本文封裝一個 CCaptureVideo MFC 類別，將複雜的 Filter Graph 建立、裝置列舉、預覽視窗設定、Sample Grabber 靜態擷圖等功能整合，僅需三個公開方法即可完成影像擷取應用。

架構概覽

• Capture Graph Builder (ICaptureGraphBuilder2)：快速建立/控制擷取圖表。
• Filter Graph (IGraphBuilder)：管理 Filter 連接與資料流。
• Video Capture Filter：代表實體攝影機裝置。
• Sample Grabber Filter：攔截影像幀以擷取靜態圖片 (BMP)。
• Video Renderer / Video Window：於指定視窗顯示預覽畫面。

核心類別設計：CCaptureVideo

公開介面

關鍵私有成員

IGraphBuilder *m_pGB;
ICaptureGraphBuilder2 *m_pCapture;
IBaseFilter *m_pBF;           // Capture Filter
IMediaControl *m_pMC;         // 媒體控制 (Run/Stop)
IVideoWindow *m_pVW;          // 視窗顯示控制
CComPtr<ISampleGrabber> m_pGrabber; // Sample Grabber
CSampleGrabberCB mCB;         // 回呼類別，處理 BufferCB

關鍵實作細節

1. 裝置列舉 (EnumDevices)

int CCaptureVideo::EnumDevices(HWND hList) {
  ICreateDevEnum *pCreateDevEnum;
  CoCreateInstance(CLSID_SystemDeviceEnum, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,
                   IID_ICreateDevEnum, (void**)&pCreateDevEnum);
  CComPtr<IEnumMoniker> pEm;
  pCreateDevEnum->CreateClassEnumerator(CLSID_VideoInputDeviceCategory, &pEm, 0);
  pEm->Reset();
  IMoniker *pM; ULONG cFetched;
  int id = 0;
  while (pEm->Next(1, &pM, &cFetched) == S_OK) {
    IPropertyBag *pBag;
    pM->BindToStorage(0, 0, IID_IPropertyBag, (void**)&pBag);
    VARIANT var; var.vt = VT_BSTR;
    pBag->Read(L"FriendlyName", &var, NULL);
    TCHAR str[2048];
    WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, var.bstrVal, -1, str, 2048, NULL, NULL);
    ::SendMessage(hList, CB_ADDSTRING, 0, (LPARAM)str);
    SysFreeString(var.bstrVal);
    pBag->Release(); pM->Release(); id++;
  }
  return id;
}

2. 建立擷取圖表

• InitCaptureGraphBuilder()：建立 IGraphBuilder、ICaptureGraphBuilder2、IMediaControl、IVideoWindow。
• BindFilter()：依索引綁定裝置 Moniker 至 IBaseFilter。
• 加入 Capture Filter 至 Graph。
• 建立 Sample Grabber，設定媒體類型為 MEDIASUBTYPE_RGB24，加入 Graph。
• RenderStream(PIN_CATEGORY_PREVIEW, MEDIATYPE_Video, pCap, pGrabBase, NULL) 連接預覽腳位 → Grabber → Renderer。
• 取得連接後的媒體格式 (VIDEOINFOHEADER) 記錄寬高，供 BMP 儲存用。
• 設定 Grabber 回呼模式：SetCallback(&mCB, 1) (使用 BufferCB)。
• SetupVideoWindow()：設定 Video Window 為子視窗、填滿客戶區、顯示。
• m_pMC->Run() 開始預覽。

3. 靜態擷圖回呼 (CSampleGrabberCB::BufferCB)

STDMETHODIMP BufferCB(double dblSampleTime, BYTE *pBuffer, long lBufferSize) {
  if (!bOneShot) return 0; // 全域旗標，由 GrabOneFrame(TRUE) 設定
  if (!pBuffer) return E_POINTER;
  SaveBitmap(pBuffer, lBufferSize); // 寫入 BMP 檔案
  bOneShot = FALSE;
  return 0;
}

SaveBitmap 手動建構 BITMAPFILEHEADER + BITMAPINFOHEADER (24-bit RGB) + 像素資料。

使用範例：MFC 對話方塊應用程式

1. 建立 MFC 對話方塊專案，放置 CComboBox (IDC_COMBO1)、兩個按鈕 (IDC_HAVEALOOK 啟動、IDC_PHOTO 擷圖)、一個 Picture Control (IDC_STATIC_SCREEN, Type=Rectangle, Color=Gray)。
2. 加入成員變數：CComboBox m_ListCtrl、CStatic m_staticScreen、CCaptureVideo m_cap。
3. OnInitDialog：m_cap.EnumDevices(m_ListCtrl); m_ListCtrl.SetCurSel(0);
4. 啟動按鈕：m_cap.Init(m_ListCtrl.GetCurSel(), m_staticScreen.GetSafeHwnd());
5. 擷圖按鈕：m_cap.GrabOneFrame(TRUE);

編譯與部署注意事項

• 環境：Windows 2000 + DirectX 9 SDK + VC6 (亦適用 VS2005+ 配合 Windows SDK)。
• 連結庫：Strmiids.lib、Quartz.lib (DirectX SDK 提供)。
• 標頭檔：<dshow.h>、<atlbase.h> (需 ATL 支援)。
• 若 qedit.dll 未註冊，Sample Grabber 建立會失敗，請執行 regsvr32 qedit.dll。

總結

CCaptureVideo 將 DirectShow 複雜的 Filter Graph 建立、裝置管理、預覽視窗綁定、靜態擷圖等功能封裝為簡潔的三介面類別，大幅降低開發門檻。開發者可依需求擴充：支援多種輸出格式 (JPG/PNG)、影片錄製 (ASF/MP4)、影像處理 (OpenCV 整合) 等。

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