資料簡(jiǎn)介
一、寫作背景
基于人臉識(shí)別的考勤系統(tǒng)主要用于對(duì)公司員工的出勤統(tǒng)計(jì),員工簽到時(shí)需要通過攝像頭采集到員工面部照片,再通過人臉識(shí)別算法從采集到的照片中取得特征值并與數(shù)據(jù)庫中預(yù)先存入的員工人臉照片的特征值進(jìn)行分析比較,識(shí)別成功后報(bào)出員工的姓名,則考勤成功。本文主要介紹的是考勤機(jī)后臺(tái)管理程序中的人臉信息錄入部分的設(shè)計(jì),也就是通過攝像頭進(jìn)行員工面部信息的采集,每個(gè)員工采集若干張照片,需要保存到數(shù)據(jù)庫中,同時(shí)需要通過一定的算法保存其對(duì)應(yīng)的特征值。本文就對(duì)一張照片的采集與顯示的關(guān)鍵步驟展開闡述,并給出在VisualC++6.0實(shí)現(xiàn)的必要代碼。
二、軟件支持
VFW（VideoforWindows）是Microsoft1992年推出的關(guān)于數(shù)字視頻的一個(gè)軟件包,它提供了一系列應(yīng)用程序編程接口,它使應(yīng)用程序?qū)σ曨l的采集和播放變得非常容易實(shí)現(xiàn)。VFW給程序員提供VBX和AVICap窗口類的編程工具,使程序員能通過發(fā)送消息來采集、播放和編輯視頻剪輯。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)用戶不必專門安裝VFW,當(dāng)用戶在安裝Win2dows時(shí),安裝程序會(huì)自動(dòng)地安裝配置視頻所需的組件,如設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、視頻壓縮程序等。
VisualC++6.0在支持VFW方面提供有vfw32.lib、msacm32.lib、winmm.lib等類似的庫,特別是它提供了功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易行、類似于MCIWnd的窗口類AVICap。AVICap為應(yīng)用程序提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的、基于消息的接口,使之能訪問視頻和波形音頻硬件,并能在捕獲視頻流到硬盤上的過中進(jìn)行控制。AVICap支持實(shí)時(shí)的視頻流捕獲和單幀捕獲并提供對(duì)視頻源的控制。它能直接訪問視頻緩沖區(qū),不需要生成中間文件,實(shí)時(shí)性很強(qiáng),效率很高。同時(shí),它也可捕獲數(shù)字視頻并保存到文件。在捕獲視頻之前需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)捕獲窗口,所有的捕獲操作及其設(shè)置都以它為基礎(chǔ)。用AVICap窗口類創(chuàng)建的窗口被稱為“捕獲窗口”。捕獲窗口功能強(qiáng)大可以進(jìn)行視頻錄像（將一視頻流和音頻流捕獲到一個(gè)AVI文件中）或是畫面截取。在人臉識(shí)別考勤系統(tǒng)中主要用到畫面截取功能。下面是截取畫面時(shí)需要用到的幾個(gè)設(shè)置操作:
?、賱?dòng)態(tài)地同視頻采集設(shè)備連接或斷開;
?、谝設(shè)verlay或Preview模式對(duì)輸入的視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示;
a.預(yù)覽（Preview）模式:該模式把從捕獲硬件傳來的數(shù)據(jù)送入系統(tǒng)內(nèi)存并且在捕獲窗口中使用GDI函數(shù)來顯示這些數(shù)據(jù)幀。此種模式要占用一定的系統(tǒng)資源,一般的視頻采集設(shè)備都是通過這種顯示方式工作的。
b.疊加（Overlay）模式:該模式的視頻顯示不經(jīng)過VGA卡,而是將其輸出信號(hào)與VGA的輸出信號(hào)合并,形成組合信號(hào)顯示在計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器上。在該模式下所捕捉的視頻數(shù)據(jù)的顯示不需要占用系統(tǒng)資源。
?、墼O(shè)置捕獲速率;
④顯示控制視頻源、視頻格式、視頻壓縮的對(duì)話框;
?、輰⒉东@的一個(gè)單幀圖像保存為DIB格式的文件。
三、實(shí)現(xiàn)原理
采集照片時(shí)捕獲一幀圖像,在臨時(shí)文件夾中保存為DIB格式的位圖文件,然后通過文件類的讀操作將該位圖文件轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的數(shù)據(jù)同時(shí)獲取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度,再調(diào)用數(shù)據(jù)庫接口函數(shù)把轉(zhuǎn)化得到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度存入數(shù)據(jù)庫,zui后刪除臨時(shí)文件夾里的位圖文件;顯示照片時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)庫訪問接口函數(shù)從數(shù)據(jù)庫取出照片的二進(jìn)制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度,再通過文件類的寫操作在臨時(shí)文件夾中生成位圖文件用來顯示,顯示完后刪除該文件。至于把圖片顯示到界面上,只需把臨時(shí)文件夾里的位圖文件通過繪圖函數(shù)顯示可以了。特征值的算法不在本文討論之列。
四、實(shí)現(xiàn)流程
五、關(guān)鍵程序代碼
（一）采集照片
1.在頭文件中定義攝像頭相關(guān)的控制成員變量
HWNDm-hWndCap;PP定義視頻捕捉窗口
CAPDRIVERCAPSm-CapDriverCaps;PP捕獲驅(qū)動(dòng)器的性能
CAPSTATUSm-CapStatus;PP捕獲窗口的當(dāng)前狀態(tài)
2.啟動(dòng)攝像頭
//創(chuàng)建視頻捕捉窗口
m-hWndCap=capCreateCaptureWindow（-T（”人臉錄入”）,WS-CHILD|WS-VISIBLE,CAMERA-LEFT,CAMERA-TOP,CAMERA-WIDTH,CAMERAHEIGHT,m-hWnd,0）;
/**個(gè)參數(shù)捕捉窗口的名稱,第二個(gè)參數(shù)捕捉窗口的樣式,第三、四個(gè)參數(shù)捕捉窗口的左上角的位置坐標(biāo),第五、六個(gè)參數(shù)捕捉窗口的寬度和高度,第七、八個(gè)參數(shù)分別是捕捉窗口的父窗口的句柄和編號(hào)。*/
/*將捕捉窗與默認(rèn)攝像頭連接,如果連接成功則獲得捕獲驅(qū)動(dòng)的性能,放在結(jié)構(gòu)變量m-Cap2DriverCaps中*/
if（capDriverConnect（m-hWndCap,0））
capDriverGetCaps（m-hWndCap,&m-CapDriver2Caps,sizeof（CAPDRIVERCAPS））;
//如果攝像頭支持疊加顯示模式則啟用疊加顯示模式
if（m-CapDriverCaps.fHasOverlay）
capOverlay（m-hWndCap,TRUE）;
else
{
capPreviewRate（m-hWndCap,66）;//設(shè)置預(yù)覽模式的顯示速率
capPreview（m-hWndCap,TRUE）;//啟用預(yù)覽模式
}
至此,如果攝像頭正常安裝了驅(qū)動(dòng),就能正常工作了。
3.采集并預(yù)覽照片
界面上左邊是捕捉窗口,右邊留有和捕捉窗口同樣大小的區(qū)域用于預(yù)覽或顯示捕捉到的照片。
capGrabFrameNoStop（m-hWndCap）;//捕捉照片且捕捉窗口畫面不停止
capFileSaveDIB（m-hWndCap,”\employee.bmp”）;//保存捕捉到的照片
//獲得照片句柄用于在界面顯示捕捉到的照片
m-hPhotoBmp=（HBITMAP）LoadImage（AfxGetIn2stanceHandle（）,”\employee.bmp”,IMAGE-BITMAP,0,0,LR-CREATEDIBSECTION|LR-LOADFROMFILE）;
/**個(gè)參數(shù)取應(yīng)用程序?qū)嵗浔?第二個(gè)參數(shù)照片的路徑及名稱,第三個(gè)參數(shù)照片的類型,第四、五個(gè)參數(shù)照片的寬和高,為零則使用圖像默認(rèn)大小,第六個(gè)參數(shù)LR-CREATEDIB2SECTION:當(dāng)圖像類型為IMAGE-BITMAP時(shí),使函數(shù)返回一個(gè)DIB位圖,而不是一個(gè)兼容的位圖。LRLOADFROMFILE:根據(jù)照片的路徑和名稱裝載圖像。*/
Invalidate（FALSE）;PP重繪窗口顯示照片
為了在界面顯示照片還需添加繪圖函數(shù)On2Paint（）:
//在界面添加picture控件,命名為IDC-STATICPICTURE,并圖片控件
CPaintDCdcPicture（GetDlgItem（IDC-STATIC-PIC2TURE））;
CRectrectPic;//定義矩形區(qū)域
GetDlgItem（IDC-STATIC-PICTURE）->GetClien2tRect（&rectPic）;//在圖片控件上
CDCmemDC;//建立與顯示設(shè)備兼容的內(nèi)存設(shè)備場(chǎng)境
memDC.CreateCompatibleDC（&dcPicture）;
memDC.SelectObject（m-hPhotoBmp）;//將位圖選入內(nèi)存場(chǎng)境
//調(diào)用缺省的窗口過程來為沒有處理的窗口消息提供缺省的處理
CWnd::DefWindowProc（WM-PAINT,（WPARAM）memDC.m-hDC,0）;
dcPicture.BitBlt（rectPic.left,rectPic.top,rectPic.Width（）,rectPic.Height（）,&memDC,0,0,SRCCOPY）;
/*顯示位圖。前四個(gè)參數(shù)分別顯示圖片的左上角頂點(diǎn)的位置坐標(biāo),和圖片的寬高,第五個(gè)參數(shù)表示源設(shè)備場(chǎng)景的地址,第六七兩個(gè)參數(shù)表示顯示圖片的左上角頂點(diǎn)在源設(shè)備環(huán)境的矩形區(qū)域中的坐標(biāo),zui后一個(gè)參數(shù)表示將源矩形圖象直接復(fù)制到目標(biāo)矩形上。*/
4.保存照片到數(shù)據(jù)庫
先把捕捉到的位圖文件轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)據(jù),然后通過接口函數(shù)保存到數(shù)據(jù)庫中。對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作請(qǐng)參考DAO或ADO編程。
CFilebmpFile;//定義文件類變量
if（bmpFile.Open（”\employee.bmp”,CFile::mo2deRead））//讀模式打開照片文件
{LONGnLength=bmpFile.GetLength（）;//獲得照片的文件長(zhǎng)度
unsignedchar3pData=newunsignedchar[nLength];//申請(qǐng)內(nèi)存空間
//如果申請(qǐng)到空間就讀數(shù)據(jù)到緩沖區(qū),即得到二進(jìn)制數(shù)據(jù)
bmpFile.Read（pData,nLength）;//讀照片文件到緩沖區(qū)
bmpFile.Close（）;//關(guān)閉文件
}
Employee.SavePicture（EmployeeID,&pData,nLength）;//對(duì)數(shù)據(jù)庫訪問接口
bmpFile.Remove（”\employee.bmp”）;//刪除臨時(shí)文件夾里生成的位圖文件
delete[]pData;//釋放內(nèi)存中申請(qǐng)的緩沖區(qū)
5.斷開攝像頭
capDriverDisconnect（m-hWndCap）;//斷開攝像頭（二）顯示數(shù)據(jù)庫中的照片前面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)照片的預(yù)覽功能,現(xiàn)在只要從數(shù)據(jù)庫取出照片數(shù)據(jù),生成位圖文件,取得位圖的句柄顯示問題就解決了。
//通過數(shù)據(jù)庫接口得到照片的文件長(zhǎng)度（nLength）和二進(jìn)制照片數(shù)據(jù)的地址pData。
unsignedchar3pData=NULL;//定義字符型指針變量
employee.GetPicture（&pData,&nLength）;//取照片數(shù)據(jù)
//如果取到照片數(shù)據(jù)則生成位圖文件
CFileoutFile（”\employee.bmp”,CFile::mode2Create|CFile::modeWrite）;
outFile.WriteHuge（（LPSTR）pData,nLength）;
outFile.Close（）;
//取得生成圖片的句柄
六、總結(jié)
VisualC++提供的AVICap窗口類為VC的數(shù)字視頻采集提供了很大的方便,極大增強(qiáng)了VC多媒體程序開發(fā)的能力。本文所描述的照片采集的過程便是基于此技術(shù),并且已經(jīng)在人臉識(shí)別考勤系統(tǒng)中作為人臉錄入模塊使用,該模塊負(fù)責(zé)在系統(tǒng)zui初運(yùn)行時(shí)對(duì)人臉信息采集或是對(duì)已有人臉信息進(jìn)行更新時(shí)使用。經(jīng)過多次測(cè)試該模塊運(yùn)行穩(wěn)定,可以滿足需求。
參考文獻(xiàn):
[1]劉瑋.VisualC++視頻P音頻開發(fā)實(shí)用工程案例精選[M].北京:人民郵電出版社,2005.
[2]王洪濤.深入剖析VisualC++編程技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例[M].北京:人民郵電出版社,2003.
[3]張力.VisualC++編程Effectiveprogramming[M].北京:人民郵電出版社,2002.
[4]（美）DAVIDJ.KRUGLINSKI.VisualC++技術(shù)內(nèi)幕[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.
[5]陳瑤,劉洋.Windows環(huán)境下實(shí)時(shí)視頻捕捉、壓縮的實(shí)現(xiàn)[J].沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào),2004（1）
