皆炳 发表于 2025-6-1 21:24:55

C# USB 摄像头 OpenCV 视频picBox呈现,抓拍图像保存呈现。

1、winform 应用程序,两个picturebox空间,一个用于视频呈现,一个用于抓拍呈现。
2、引用包OpenCvSharp4、OpenCvSharp4.Extensions、OpenCvSharp4.runtime.win等。
1 // 定义一个部分类 Form2,继承自 Form 类,用于创建一个 Windows 窗体应用程序的窗口
2 public partial class Form2 : Form
3 {
4   // 修改成员变量
5   // 声明一个 volatile 修饰的 Bitmap 类型变量,用于存储最新的视频帧图像
6   // volatile 关键字确保该变量在多线程环境下的可见性,避免线程缓存导致的数据不一致问题
7   private volatile Bitmap _latestFrameBitmap;
8   // 声明一个用于线程同步的对象,用于对 _latestFrameBitmap 的访问进行加锁操作
9   private readonly object _bitmapLock = new object();
10   // 声明一个 VideoCapture 类型的变量,用于捕获摄像头的视频流
11   private VideoCapture _capture;
12   // 声明一个 CancellationTokenSource 类型的变量,用于取消异步操作
13   private CancellationTokenSource _cts;
14
15   // 窗体的构造函数,在创建 Form2 实例时自动调用
16   public Form2()
17   {
18         // 调用 Windows 窗体设计器生成的初始化方法,初始化窗体的控件和布局
19         InitializeComponent();
20   }
21
22   // 窗体加载事件处理方法,当窗体加载完成后自动触发
23   private async void Form2_Load(object sender, EventArgs e)
24   {
25         // 创建一个 VideoCapture 实例,参数 0 表示使用默认的摄像头设备
26         _capture = new VideoCapture(0);
27         // 检查摄像头是否成功打开
28         if (!_capture.IsOpened())
29         {
30             // 如果摄像头无法打开,弹出消息框提示用户
31             MessageBox.Show("无法打开摄像头!");
32             // 直接返回,不再执行后续的摄像头捕获操作
33             return;
34         }
35
36         // 创建一个 CancellationTokenSource 实例,用于取消异步操作
37         _cts = new CancellationTokenSource();
38         try
39         {
40             // 调用异步方法 StartCapturingAsync 开始捕获摄像头的视频流,并传入取消令牌
41             await StartCapturingAsync(_cts.Token);
42         }
43         catch (OperationCanceledException)
44         {
45             // 捕获 OperationCanceledException 异常,表示操作被正常取消,不做额外处理
46         }
47         catch (Exception ex)
48         {
49             // 捕获其他异常,弹出消息框显示异常信息
50             MessageBox.Show($"捕获出错: {ex.Message}");
51         }
52   }
53
54   // 异步方法,用于开始捕获摄像头的视频流
55   private async Task StartCapturingAsync(CancellationToken token)
56   {
57         // 使用 using 语句创建一个 Mat 对象,用于存储从摄像头读取的视频帧
58         // Mat 是 OpenCvSharp 库中用于表示图像矩阵的类,using 语句确保在使用完后自动释放资源
59         using (var frame = new Mat())
60         {
61             // 进入一个循环,只要取消令牌未被触发,就持续捕获视频帧
62             while (!token.IsCancellationRequested)
63             {
64               // 从摄像头读取一帧视频数据,并存储到 frame 对象中
65               _capture.Read(frame);
66               // 检查读取的帧是否为空,如果为空则跳过本次循环,继续读取下一帧
67               if (frame.Empty()) continue;
68
69               // 将 OpenCvSharp 的 Mat 对象转换为 .NET 的 Bitmap 对象,以便在 Windows 窗体中显示
70               var newBitmap = OpenCvSharp.Extensions.BitmapConverter.ToBitmap(frame);
71
72               // 更新最新帧
73               // 使用 lock 语句对 _bitmapLock 对象加锁,确保在多线程环境下对 _latestFrameBitmap 的访问是线程安全的
74               lock (_bitmapLock)
75               {
76                     // 保存旧的 _latestFrameBitmap 对象
77                     var old = _latestFrameBitmap;
78                     // 将新的 Bitmap 对象赋值给 _latestFrameBitmap
79                     _latestFrameBitmap = newBitmap;
80                     // 如果旧的 _latestFrameBitmap 对象不为空,则释放其资源
81                     old?.Dispose();
82               }
83
84               // 调用异步方法 UpdateCameraPreviewAsync 更新摄像头预览界面
85               await UpdateCameraPreviewAsync(newBitmap);
86               // 异步延迟 30 毫秒,控制视频帧的捕获频率
87               await Task.Delay(30, token);
88             }
89         }
90   }
91
92   // 异步方法,用于更新摄像头预览界面
93   private async Task UpdateCameraPreviewAsync(Bitmap bitmap)
94   {
95         // 检查 picCamera 控件是否已经被释放,如果已经释放则释放传入的 Bitmap 对象并返回
96         if (picCamera.IsDisposed)
97         {
98             bitmap.Dispose();
99             return;
100         }
101
102         try
103         {
104             // 检查当前线程是否需要通过 Invoke 方法在 UI 线程上执行操作
105             if (picCamera.InvokeRequired)
106             {
107               // 如果需要,则使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上调用 UpdateCamera 方法
108               picCamera.BeginInvoke(new Action(() => UpdateCamera(bitmap)));
109             }
110             else
111             {
112               // 如果不需要,则直接调用 UpdateCamera 方法
113               UpdateCamera(bitmap);
114             }
115         }
116         catch (ObjectDisposedException)
117         {
118             // 捕获 ObjectDisposedException 异常,释放传入的 Bitmap 对象
119             bitmap.Dispose();
120         }
121   }
122
123   // 方法,用于更新摄像头预览界面
124   private void UpdateCamera(Bitmap newBitmap)
125   {
126         // 检查 picCamera 控件是否已经被释放,如果已经释放则释放传入的 Bitmap 对象并返回
127         if (picCamera.IsDisposed)
128         {
129             newBitmap.Dispose();
130             return;
131         }
132
133         // 保存 picCamera 控件当前显示的图像
134         var old = picCamera.Image;
135         // 将新的 Bitmap 对象赋值给 picCamera 控件的 Image 属性,更新显示的图像
136         picCamera.Image = newBitmap;
137         // 如果旧的图像不为空,则释放其资源
138         old?.Dispose();
139   }
140
141   // 优化后的抓拍方法,当点击抓拍按钮时触发
142   private async void catchBtn_Click(object sender, EventArgs e)
143   {
144         try
145         {
146             // 声明一个 Bitmap 类型的变量,用于存储抓拍的图像
147             Bitmap snapshot = null;
148
149             // 安全获取当前帧
150             // 使用 lock 语句对 _bitmapLock 对象加锁,确保在多线程环境下对 _latestFrameBitmap 的访问是线程安全的
151             lock (_bitmapLock)
152             {
153               // 检查 _latestFrameBitmap 是否不为空
154               if (_latestFrameBitmap != null)
155               {
156                     // 如果不为空,则克隆一份 _latestFrameBitmap 对象赋值给 snapshot 变量
157                     snapshot = (Bitmap)_latestFrameBitmap.Clone();
158               }
159             }
160
161             // 检查 snapshot 是否为空,如果为空则弹出消息框提示用户当前没有可用的视频帧
162             if (snapshot == null)
163             {
164               MessageBox.Show("当前没有可用的视频帧");
165               return;
166             }
167
168             // 异步保存防止界面卡顿
169             // 调用 Task.Run 方法在后台线程中执行 SaveSnapshot 方法,保存抓拍的图像
170             await Task.Run(() => SaveSnapshot(snapshot));
171         }
172         catch (Exception ex)
173         {
174             // 捕获其他异常,弹出消息框显示异常信息
175             MessageBox.Show($"抓拍失败: {ex.Message}");
176         }
177   }
178
179   // 方法,用于保存抓拍的图像
180   private void SaveSnapshot(Bitmap bitmap)
181   {
182         try
183         {
184             // 调用 GenerateUniqueFileName 方法生成一个唯一的文件名
185             var fileName = GenerateUniqueFileName();
186             // 使用 using 语句确保在使用完 bitmap 对象后自动释放资源
187             using (bitmap)
188             {
189               // 将 bitmap 对象保存为 JPEG 格式的文件
190               bitmap.Save(fileName, ImageFormat.Jpeg);
191
192               // 显示预览(需要克隆新实例)
193               // 克隆一份 bitmap 对象用于在界面上显示预览
194               var previewBitmap = (Bitmap)bitmap.Clone();
195
196               // 使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上执行更新预览界面和显示保存成功消息框的操作
197               BeginInvoke(new Action(() =>
198               {
199                     // 调用 UpdateSnapshotPreview 方法更新抓拍图像的预览界面
200                     UpdateSnapshotPreview(previewBitmap);
201                     // 弹出消息框显示图像保存的路径
202                     MessageBox.Show($"图片已保存到:\n{fileName}");
203               }));
204             }
205         }
206         catch (Exception ex)
207         {
208             // 捕获其他异常,使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上弹出消息框显示异常信息
209             BeginInvoke(new Action(() =>
210             {
211               MessageBox.Show($"保存失败: {ex.Message}");
212             }));
213         }
214   }
215
216   // 新增预览更新方法,用于更新抓拍图像的预览界面
217   private void UpdateSnapshotPreview(Bitmap newBitmap)
218   {
219         // 检查 pictureBoxSnapshot 控件是否已经被释放,如果已经释放则释放传入的 Bitmap 对象并返回
220         if (pictureBoxSnapshot.IsDisposed)
221         {
222             newBitmap.Dispose();
223             return;
224         }
225
226         // 处理跨线程访问
227         // 检查当前线程是否需要通过 Invoke 方法在 UI 线程上执行操作
228         if (pictureBoxSnapshot.InvokeRequired)
229         {
230             // 如果需要,则使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上递归调用 UpdateSnapshotPreview 方法
231             pictureBoxSnapshot.BeginInvoke(new Action(() => UpdateSnapshotPreview(newBitmap)));
232             return;
233         }
234
235         // 更新控件并释放旧资源
236         // 保存 pictureBoxSnapshot 控件当前显示的图像
237         var old = pictureBoxSnapshot.Image;
238         // 将新的 Bitmap 对象赋值给 pictureBoxSnapshot 控件的 Image 属性,更新显示的图像
239         pictureBoxSnapshot.Image = newBitmap;
240         // 如果旧的图像不为空,则释放其资源
241         old?.Dispose();
242   }
243
244   // 方法,用于生成一个唯一的文件名
245   private string GenerateUniqueFileName()
246   {
247         // 获取用户的图片文件夹路径
248         var docs = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.MyPictures);
249         // 获取当前时间并格式化为指定的字符串格式
250         var timestamp = DateTime.Now.ToString("yyyyMMdd_HHmmssfff");
251         // 组合图片文件夹路径、文件名前缀和时间戳,生成一个唯一的文件名
252         return Path.Combine(docs, $"Snapshot_{timestamp}.jpg");
253   }
254
255   // 窗体关闭事件处理方法,当窗体关闭时自动触发
256   private void Form2_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
257   {
258         // 取消异步操作
259         _cts?.Cancel();
260         // 释放 CancellationTokenSource 对象的资源
261         _cts?.Dispose();
262
263         // 释放所有资源
264         // 释放 VideoCapture 对象的资源
265         _capture?.Dispose();
266         // 使用 lock 语句对 _bitmapLock 对象加锁,确保在多线程环境下对 _latestFrameBitmap 的访问是线程安全的
267         lock (_bitmapLock)
268         {
269             // 释放 _latestFrameBitmap 对象的资源
270             _latestFrameBitmap?.Dispose();
271         }
272
273         // 清理预览图
274         // 检查 picCamera 控件的 Image 属性是否不为空
275         if (picCamera.Image != null)
276         {
277             // 保存 picCamera 控件当前显示的图像
278             var img = picCamera.Image;
279             // 将 picCamera 控件的 Image 属性设置为 null
280             picCamera.Image = null;
281             // 释放旧的图像资源
282             img.Dispose();
283         }
284
285         // 新增快照预览清理
286         // 检查 pictureBoxSnapshot 控件的 Image 属性是否不为空
287         if (pictureBoxSnapshot.Image != null)
288         {
289             // 保存 pictureBoxSnapshot 控件当前显示的图像
290             var img = pictureBoxSnapshot.Image;
291             // 将 pictureBoxSnapshot 控件的 Image 属性设置为 null
292             pictureBoxSnapshot.Image = null;
293             // 释放旧的图像资源
294             img.Dispose();
295         }
296   }
297 } 

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