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

皆炳 · 7 天前

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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