C/S构架的USB摄像头视频采集

最近开始做一个机器人操作界面RescueOperator。主要功能有：

显示安装在机器人上的摄像头采集到得视频

显示机器人传感器状态

控制机器人运动

控制机器人手臂

昨天刚刚实现了摄像头视频显示功能。为了调试方便，先做了一个测试用的AgentTest。AgentTest采集USB摄像头视频，并通过网络传输给RescueOperator。

我用JMF[1]

来采集视频。JMF支持添加视频，声音等媒体信息，并且支持捕捉，回放，译码。我只是用它来采集显示视频。相关的类有：

javax.media.CaptureDeviceManager

javax.media.CaptureDeviceInfo

javax.media.MediaLocator

javax.media.Player

javax.media.Manager

CaptureDeviceManager负责管理系统中所哟可用的采集设备。在使用前需要通过JMFRegister注册USB摄像头，也可用通过CaptureDeviceManager来注册采集设备。

CaptureDeviceInfo用于保存采集设备的信息，包括设备输出格式，设备名，MediaLocater。

MediaLocator负责描述媒体内容的位置。它与URL相似。采用一种vfw协议。USB摄像头的MediaLocator.toString()为“vfw://0”。

Player是一个接口，继承MediaHandler和Controller。它负责显示，控制媒体数据。

Manager可以让程序访问系统非独立资源，比如Player，DataSources，Processor等。这里，我用它根据MediaLocator创建Player实例。实例化Player后，需要调用其Start()方法。为了显示视频，我们需要调用Player的getVisualComponent()方法来获得一个gui组建。将该组件添加到窗口中，就可以显示摄像头四品了。

对于AgentTest，最关键的是将视频截为一帧帧图片，再发送给操作站。截取视频也可以使用JMF来实现。首先，获得FrameGrabbingControl实例：

FrameGrabbingControl fgc = (FrameGrabbingControl) cameraView.player.getControl("javax.media.control.FrameGrabbingControl");

然后直接获得当前帧的buffer

Buffer buffer = fgc.grabFrame();

最后将buffer转为byte[]，这个过程比较复杂（应该有更简单的方法吧）

BufferToImage b2i = new BufferToImage((RGBFormat) buffer.getFormat());
Image capturedImage = b2i.createImage(buffer); // show the image
BufferedImage bImage;
try {
bImage = new BufferedImage(capturedImage.getWidth(cameraView), capturedImage.getHeight(cameraView), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
} catch (NullPointerException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
Graphics2D bImageG = bImage.createGraphics();
bImageG.drawImage(capturedImage, 0, 0, capturedImage.getWidth(cameraView), capturedImage
.getHeight(cameraView), cameraView);
bImageG.dispose();
ByteArrayOutputStream byteOS = new ByteArrayOutputStream();
try {
ImageIO.write(bImage, "JPEG", byteOS);
byte[] imageData = byteOS.toByteArray();
}catch(){
}

发送信息中还要添加图片的字节长度，方便操作站接受。这样就大功告成了，直接发送...

接下来就是完成操作站的接受和显示工作。

接受时先读取图片字节长度，然后读取图片数据。然后用java.awt.Toolkit将图片数据生成图片。

然后就只剩把一帧一帧图片画到Canvas上了。调用drawImage()方法时，需要传一个ImageObserver[2]

。调用drawImage()时，image可能还没有完全加载，甚至还没有开始加载。如果drawImage()方法等待图片加载，可能会降低程序响应速度。所以java会在开启一加载图片的线程来监视图片加载。ImageObserver就是用来监视图片加载状态的。java提供三种监视图片加载方法：

ImageObserver 重写imageUpdate
()方法，手动监视加载图片

MediaTracker 加载多个图片

ImageIcon 加载单个图片

显然，我需要MediaTracker。想MediaTracker中添加图片时需要给一个ID。ID决定加载图片的优先级，ID越小，优先级越高。

最后比较一下ImageObserver和MediaTracker的性能。加载连续图片时，MediaTracker用时<20ms，而ImageObserver需要100ms左右，相差一个数量级。

需要改进：

CPU使用率高

向MediaTracker添加图片时，用了ArrayList和HashMap，虽然不会太大，但可能没有必要

AgentTest中，用Buffer生成图片的方法太繁琐，效率低

进一步工作：

完成视频接收显示测试，主要测试延时；

确定电机控制协议；

实现按键响应->控制信息发送；

设计GUI界面；

接收图片与接收其他传感器信息分别用两个Socket。因为图片数据是基于字节的，而其他传感器信息是基于数字或字符串的；

将图片解析从AgentSenseThread中移出，并添加其他传感器信息的解析模块；

引用：

[1] http://java.sun.com/javase/technologies/desktop/media/jmf/index.jsp
[2] http://www.particle.kth.se/~lindsey/JavaCourse/Book/Part1/Java/Chapter11/loadingImages.html