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基于灰度颜色个数的视频截图选取

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　　 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。

作者：中国IT实验室 来源：中国IT实验室 2007年10月2日

关键字： 灰度 VC 编程

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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;
     }
}
 
 

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