C# WPF -来自DLL的摄像头捕获

C# WPF 中使用DLL进行摄像头捕获的全面指南

基础概念

在C# WPF应用程序中通过DLL进行摄像头捕获，通常涉及以下核心概念：

P/Invoke (平台调用)：允许托管代码调用非托管DLL中的函数
DirectShow：微软的多媒体框架，常用于视频捕获
WPF互操作性：将Win32控件集成到WPF应用程序中

实现方式与优势

1. 使用DirectShow.NET库

优势：

直接访问摄像头硬件
高性能视频捕获
灵活的配置选项

示例代码：

using DirectShowLib;
using System;
using System.Windows;
using System.Windows.Interop;

public class CameraCapture
{
    private DsDevice _captureDevice;
    private IFilterGraph2 _filterGraph;
    private IMediaControl _mediaControl;
    
    public void InitializeCamera()
    {
        // 获取视频输入设备
        DsDevice[] devices = DsDevice.GetDevicesOfCat(FilterCategory.VideoInputDevice);
        if (devices.Length == 0)
        {
            MessageBox.Show("未找到摄像头设备");
            return;
        }
        
        _captureDevice = devices[0];
        
        // 创建Filter Graph
        _filterGraph = (IFilterGraph2)new FilterGraph();
        
        // 添加捕获设备
        int hr = _filterGraph.AddSourceFilterForMoniker(
            _captureDevice.Mon, null, _captureDevice.Name, out IBaseFilter sourceFilter);
        DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
        
        // 创建Sample Grabber用于捕获帧
        IBaseFilter grabber = (IBaseFilter)new SampleGrabber();
        hr = _filterGraph.AddFilter(grabber, "Sample Grabber");
        DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
        
        // 设置媒体类型
        var mediaType = new AMMediaType
        {
            majorType = MediaType.Video,
            subType = MediaSubType.RGB24
        };
        
        ((ISampleGrabber)grabber).SetMediaType(mediaType);
        DsUtils.FreeAMMediaType(mediaType);
        
        // 连接过滤器
        hr = _filterGraph.Connect(
            DsFindPin.ByName(sourceFilter, "Capture"),
            DsFindPin.ByName(grabber, "Input"));
        DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
        
        // 获取媒体控制接口
        _mediaControl = (IMediaControl)_filterGraph;
        
        // 开始捕获
        hr = _mediaControl.Run();
        DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
    }
    
    public void StopCapture()
    {
        if (_mediaControl != null)
        {
            _mediaControl.Stop();
        }
    }
}

2. 使用第三方DLL封装库

优势：

简化API调用
提供更高级的功能
更好的错误处理

示例代码：

// 假设有一个名为CameraSDK.dll的第三方库
[DllImport("CameraSDK.dll")]
public static extern int Camera_Initialize(int deviceIndex);

[DllImport("CameraSDK.dll")]
public static extern int Camera_StartCapture(IntPtr hwnd);

[DllImport("CameraSDK.dll")]
public static extern int Camera_StopCapture();

public class CameraWrapper
{
    public bool Initialize(int deviceIndex)
    {
        return Camera_Initialize(deviceIndex) == 0;
    }
    
    public bool StartCapture(Window window)
    {
        var hwnd = new WindowInteropHelper(window).Handle;
        return Camera_StartCapture(hwnd) == 0;
    }
    
    public bool StopCapture()
    {
        return Camera_StopCapture() == 0;
    }
}

常见问题与解决方案

1. DLL加载失败

原因：

DLL文件缺失或路径错误
平台架构不匹配(x86/x64)
依赖项缺失

解决方案：

确保DLL文件位于可执行文件目录或系统PATH中
检查项目平台目标与DLL架构匹配
使用Dependency Walker检查依赖项

2. 摄像头无法初始化

原因：

摄像头被其他程序占用
权限不足
驱动程序问题

解决方案：

关闭其他可能使用摄像头的程序
以管理员权限运行程序
更新或重新安装摄像头驱动

3. 视频帧率低或卡顿

原因：

分辨率设置过高
处理帧的回调函数耗时过长
硬件性能不足

解决方案：

降低捕获分辨率
优化帧处理逻辑
使用更高效的图像处理库

应用场景

视频会议应用：实时捕获和传输视频
安防监控：结合运动检测算法
生物识别：人脸识别或虹膜识别
工业检测：产品质量视觉检测
教育软件：在线教学和录制

性能优化建议

使用双缓冲技术减少画面闪烁
对于高帧率需求，考虑使用内存映射文件共享帧数据
在非UI线程处理图像数据，避免阻塞主线程
使用硬件加速解码(如Direct3D或CUDA)

完整示例：WPF窗口显示摄像头画面

using System;
using System.Windows;
using System.Windows.Media.Imaging;
using DirectShowLib;
using System.Runtime.InteropServices;

public partial class MainWindow : Window
{
    private IFilterGraph2 _filterGraph;
    private IMediaControl _mediaControl;
    private ISampleGrabber _sampleGrabber;
    
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        InitializeCamera();
    }
    
    private void InitializeCamera()
    {
        try
        {
            // 创建Filter Graph
            _filterGraph = (IFilterGraph2)new FilterGraph();
            
            // 添加视频输入设备
            DsDevice[] devices = DsDevice.GetDevicesOfCat(FilterCategory.VideoInputDevice);
            if (devices.Length == 0) throw new Exception("未找到摄像头");
            
            int hr = _filterGraph.AddSourceFilterForMoniker(
                devices[0].Mon, null, devices[0].Name, out IBaseFilter sourceFilter);
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            
            // 创建Sample Grabber
            IBaseFilter grabber = (IBaseFilter)new SampleGrabber();
            hr = _filterGraph.AddFilter(grabber, "Sample Grabber");
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            
            _sampleGrabber = (ISampleGrabber)grabber;
            
            // 设置媒体类型为RGB24
            var mediaType = new AMMediaType
            {
                majorType = MediaType.Video,
                subType = MediaSubType.RGB24
            };
            hr = _sampleGrabber.SetMediaType(mediaType);
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            DsUtils.FreeAMMediaType(mediaType);
            
            // 设置回调
            hr = _sampleGrabber.SetCallback(new SampleGrabberCallback(this), 1);
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            
            // 创建Null Renderer用于视频渲染
            IBaseFilter nullRenderer = (IBaseFilter)new NullRenderer();
            hr = _filterGraph.AddFilter(nullRenderer, "Null Renderer");
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            
            // 连接过滤器
            hr = _filterGraph.Connect(
                DsFindPin.ByName(sourceFilter, "Capture"),
                DsFindPin.ByName(grabber, "Input"));
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            
            hr = _filterGraph.Connect(
                DsFindPin.ByName(grabber, "Output"),
                DsFindPin.ByName(nullRenderer, "In"));
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
            
            // 开始捕获
            _mediaControl = (IMediaControl)_filterGraph;
            hr = _mediaControl.Run();
            DsError.ThrowExceptionForHR(hr);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            MessageBox.Show($"初始化摄像头失败: {ex.Message}");
        }
    }
    
    private void UpdateImage(IntPtr buffer, int width, int height)
    {
        Dispatcher.Invoke(() =>
        {
            var bitmap = new WriteableBitmap(width, height, 96, 96, 
                System.Windows.Media.PixelFormats.Bgr24, null);
            
            bitmap.Lock();
            CopyMemory(bitmap.BackBuffer, buffer, (uint)(width * height * 3));
            bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(0, 0, width, height));
            bitmap.Unlock();
            
            CameraImage.Source = bitmap;
        });
    }
    
    [DllImport("kernel32.dll", EntryPoint = "CopyMemory", SetLastError = false)]
    private static extern void CopyMemory(IntPtr dest, IntPtr src, uint length);
    
    private class SampleGrabberCallback : ISampleGrabberCB
    {
        private readonly MainWindow _window;
        
        public SampleGrabberCallback(MainWindow window)
        {
            _window = window;
        }
        
        public int SampleCB(double sampleTime, IMediaSample pSample)
        {
            return 0;
        }
        
        public int BufferCB(double sampleTime, IntPtr pBuffer, int bufferLen)
        {
            // 假设图像为640x480 RGB24
            _window.UpdateImage(pBuffer, 640, 480);
            return 0;
        }
    }
    
    protected override void OnClosed(EventArgs e)
    {
        base.OnClosed(e);
        _mediaControl?.Stop();
    }
}