CN1881189A - 一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种电脑接收带摄像头手机输入的视频数据的方法，以及实现该方法的系统，该方法包括以下步骤：(1)手机与电脑通过数据线连接；(2)电脑启动视频应用程序的视频功能，操作系统扫描电脑的硬件端口，并通过应用程序接口发出视频捕获信息；(3)虚拟摄像头设备搜索并捕获视频捕获信息；(4)电脑检测手机的工作状态是否适合数据传输；(5)如果是，手机进入连拍状态，得到的JPEG压缩码流数据，并将该数据送入图像处理模块的缓冲区；(6)图像处理模块调取缓冲区的数据，将JPEG压缩码流数据转变成位图文件供视频应用程序捕获并显示。本发明能够将手机的视频数据传输到电脑、终端开发商勿须在手机中写入固件驱动程序、实用性好。

Description

一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法及系统

(一)技术领域

本发明涉及一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，以及将手机摄像头应用于电脑视频聊天或视频监控的系统。

(二)背景技术

智能手机具有越来越强大的功能，可以提供以往语音通信手机无法做到的新功能，其中照相手机的发展成为一个新热点。为了使手机具有更大的竞争力，实现新功能的增值，我们希望能通过手机摄像头提供的连拍功能，提供与普通摄像头相同的功能，实现可代替的用于视频聊天软件的照相手机摄像头。

在照相手机基础上开发出为Windows操作系统平台下实现摄像头功能，能够替代市场已有的普通摄像头，在MSN、QQ等多种视频聊天软件中可直接使用的摄像头。

目前手机中的摄像机提供的功能仅仅拍摄一些分辨率较低的图像，一般情况下分辨率较低，图像的质量较差，作为纯静态图片拍摄效果并不理想。尽管如此，但是手机内使用的摄像头具备相应的一系列功能，与普通视频通信使用的摄像头功能非常接近，可以实现替代。

在现有手机平台上开发基于摄像头硬件特性的串口或者USB口固件驱动程序，实现视频聊天.如图1，手机通过数据线连接到PC机上以后，Windows操作系统可以识别手机提供的摄像头，视频聊天软件就可以通过视频捕捉获得摄像头提供的内容。如专利申请号为：200410155088.0，公开日为：2005年1月26日，发明名称为带摄像头手机及其向电脑输入视频数据的方法，公开了一种带摄像头手机向电脑输入视频数据的方法，该手机内固化有手机摄像头与电脑进行通讯的模块，所述的通讯模块响应手机与电脑连接的状态信号，选择进入摄像头模式，响应手机摄像头射入的视频图像，生成视频信号，并将生成的视频信号转换成符合数据传输协议的数据包后传输给电脑。手机内置软件需要提供摄像头管理软件，产生标准数据，即手机内固化手机摄像头与电脑进行通讯的模块。该方法的优点：方法简便；还存在的缺点：鉴于诸多移动终端厂家的手机开发平台是引进的，不方便终端开发商写入固件驱动程序、实用性差。

(三)发明内容

为了克服已有技术中不方便终端开发商写入固件驱动程序、实用性差的不足，本发明提供一种勿须在手机中写入固件驱动程序、能够将手机的视频数据传输到电脑、实用性好的电脑接收带摄像头手机输入的视频数据的方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)、手机与电脑通过数据线连接；

(2)、电脑启动视频应用程序的视频功能，操作系统扫描电脑的硬件端口，并通过应用程序接口发出视频捕获信息；

(3)、虚拟摄像头设备搜索并捕获视频捕获信息，虚拟摄像头设备通过虚拟摄像头驱动器和微小驱动器在操作系统和手机的摄像头之间建立连接：

(3.1)、图像引擎模块读取视频捕捉信号，所述的图像引擎模块使用I/O管理器模块调用微小驱动器和视频端口的例程，并发放模式读命令；

(3.2)、虚拟摄像头驱动器将所述的模式读命令转换成视频请求格式；

(4)、电脑检测手机的工作状态是否适合数据传输，如果否，则返回等待手机正常工作；

(5)、如果是，手机进入连拍状态，得到JPEG压缩码流数据，并将该数据送入图像处理模块的缓冲区；

(6)、图像处理模块调取缓冲区的数据，将JPEG压缩码流数据转变成位图文件供视频应用程序捕获并显示。

进一步，上述的步骤(6)中包括：

(6.1)、图像处理模块的MJPEG转码器调取缓冲区的数据，将JPEG压缩码流数据转变成MJPEG码流数据；

(6.2)图像处理模块的MJPEG解码器将MJPEG码流数据转变成位图文件供视频应用程序显示。

再进一步，上述的步骤(5)，检测到手机工作状态适合数据传输后，虚拟摄像头设备通过物理设备接口向手机发送中断指令，手机端响应所述的中断指令，进入连拍状态。

更进一步，上述的步骤(4)中，手机的工作状态符合数据传输的条件为：手机工作正常，处于待机状态。

在上述(1)中，手机与电脑通过USB接口或串口通信连接。

所述的视频应用程序为视频聊天应用程序或视频监控应用程序。

一种基于带摄像头手机的电脑视频系统，包括微处理器、显示装置以及带有摄像头的手机，手机与电脑通过数据线连接，所述的微处理器包括视频应用模块，所述的手机包括用于获取图像的摄像头、用于对图像进行JPEG压缩处理的图像压缩处理模块，所述的微处理器还包括虚拟摄像头设备、图像处理模块，所述的手机的数据输出端通过虚拟摄像头设备与图像处理模块连接，所述的图像处理模块通过应用程序接口与视频应用模块连接；所述的虚拟摄像头设备包括图像引擎模块、视频端口模块、I/O管理器模块、微小驱动器以及虚拟摄像头驱动器；所述的手机还包括用于响应上位机发出的消息的中断指令判断模块；所述的视频应用模块启动视频功能发出视频捕捉信号，并读取微处理器端口扫描得到的信息；所述的图像引擎模块读取视频捕捉信号，所述的图像引擎模块使用I/O管理器模块调用微小驱动器和视频端口的例程，并发放模式读命令；虚拟摄像头驱动器将所述的模式读命令转换成视频请求格式；上位机检测手机的工作状态，选择性地通过物理设备接口向手机发送中断指令，手机的中断指令判断模块响应中断指令，手机进入连续拍摄状态。

进一步，所述的图像处理模块包括缓冲区、MJPEG转码器、MJPEG解码器；所述的缓冲区通过视频端口接收手机的JPEG压缩码流数据，并进行缓存；MJPEG转码器读取码流数据，将含有标志位的JPEG单独编码文件合成标准的JPEG文件格式并以AVI文件形式保存；JPEG解码器将转码器输出的AVI文件转换成位图文件；所述的解码器的输出端与视频应用模块的显示装置连接。

所述的物理设备接口采用USB接口或串口。

本发明的工作原理是：利用手机提供的源图像经过适当整理，通过创建的虚拟设备驱动程序，为视频应用程序提供正确的设备句柄和摄像头设备采集的图像信息。在电脑的操作系统中，设置了虚拟摄像头驱动程序和虚拟摄像头设备，对操作系统而言手机的摄像头与真实的物理摄像头是一致的，因此操作系统将读取虚拟摄像头提供的图像信息。

本发明的有益效果主要表现在：1、通过在电脑的操作系统中加载虚拟摄像头驱动程序和设备，操作系统能够读取虚拟摄像头的图像信息，将手机摄像头作为与电脑相连的摄像机使用；2、对终端开发商而言，勿须在手机中写入固件驱动程序，实用性好。

(四)附图说明

图1是现有技术的摄像头与电脑之间数据传输的原理框图。

图2是本发明的基于带摄像头手机的电脑视频系统的模块图。

图3是基于带摄像头手机的电脑视频系统的结构框图。

图4是本发明的电脑接收带摄像头手机的视频数据的流程图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图2、图3、图4，一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)、手机1与电脑通过数据线连接；

(2)、电脑启动视频应用程序3的视频功能，操作系统扫描电脑的硬件端口，并通过应用程序接口4发出视频捕获信息；

(3)、虚拟摄像头2搜索并捕获视频捕获信息，虚拟摄像头设备2通过虚拟摄像头驱动器5和微小驱动器6在操作系统和手机的摄像头7之间建立连接：

(3.1)、图像引擎(GDI)模块8读取视频捕捉信号，所述的图像引擎模块8使用I/O管理器模块9调用微小驱动器6和视频端口的例程，并发放模式读命令；

(3.2)、虚拟摄像头驱动器5将所述的模式读命令转换成视频请求格式；；

(4)、电脑检测手机1的工作状态是否适合数据传输，如果否，则返回等待手机正常工作；

(5)、如果是，手机1进入连拍状态，得到的JPEG压缩码流数据，并将该数据送入图像处理模块10的缓冲区11；

(6)、图像处理模块10调取缓冲区11的数据，将JPEG压缩码流数据转变成位图文件供视频应用程序捕获并显示。

进一步，上述的步骤(6)中包括：(6.1)、图像处理模块10的MJPEG转码器12调取缓冲区的数据，将JPEG压缩码流数据转变成MJPEG码流数据；(6.2)图像处理模块的MJPEG解码器13将MJPEG码流数据转变成位图文件供视频应用程序显示。

再进一步，上述的步骤(5)，检测到手机1工作状态适合数据传输后，虚拟摄像头设备2通过物理设备接口14向手机1发送中断指令，手机端1响应所述的中断指令，进入连拍状态。

更进一步，上述的步骤(4)中，手机1的工作状态符合数据传输的条件为：手机工作正常，处于待机状态。

在上述(1)中，手机1与电脑通过USB接口或串口通信连接。

所述的视频应用程序3为视频聊天应用程序或视频监控应用程序。

虚拟摄像头驱动程序是一种特殊的设备驱动程序，就Windows系统而言，图形接口GUI经常暴露给用户的应用程序。因为GUI的公开，所以驱动程序和GUI会紧密的联系起来，而驱动程序中将有API函数的具体执行函数。即给摄像头一些硬件指令，让其拍照或者摄像，并通过I/O端口把数据流传上来，供用户层次的应用程序使用，在手机和计算机相连以后，Windows操作系统识别出有一个摄像头设备插入到机器上，通过虚拟设备的驱动程序，让用户层次上的视频聊天应用程序通过虚拟摄像头提供的句柄，捕获并播放相应的图像内容。

摄像头用于获取图像，压缩处理芯片15用于对获得的图像进行压缩等处理，并将图像转化为JPEG格式。JPEG压缩技术可以说是所有图像压缩技术的基础。它适合静态图像的压缩，直接处理整个画面，压缩倍数为20-80倍，分辨率没有选择的余地。所以要等到整个压缩档案传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。MJPEG是″MovionJPEG″的缩写，是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术。所以MJPEG实际上是静止画片与活动图像之间的中间格式。MJPEG是JPEG专家组基于JPEG的一种编码算法，其图像格式是对每一帧进行JPEG压缩，得到的图像流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。可获取清晰度很高的视频图像，而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。MJPEG转码器将多个JPEG组合在一起，形成统一的MJPEG格式的文件。MJPEG解码器，将对MJPEG压缩图像格式进行解码。

参照图4，电脑接收带摄像头手机的视频数据的方法，其步骤为：

(a)、在pc机端启动视频聊天应用程序3的视频功能；

(b)、操作系统扫描硬件端口：确定手机1的摄像头设备是否正确与pc机正确连接，如果正确连接，则进入下一步，否则结束；

(c)、在应用程序接口层，虚拟摄像头利用操作Windows系统提供的钩子(hook)函数搜索并捕获了视频聊天软件发出的视频捕获消息；

(d)、上位机检测手机1的工作状态，如果正常，(即适合于数据传输)，则发送中断信号，手机端将响应中断，进入连续拍摄状态；否则，返回错误信息或者等待手机状态正常；

(e)、手机的摄像头7进入连拍状态后，通过I/O端口将手机摄像头得到的JPEG压缩码流，送入标准图像处理模块10(该部分由MJPEG转码器12，MJPEG解码器13和缓冲区管理器11三个部分组成)

(f)、通过MJPEG转码器12读取JPEG连续编码的码流，将含有标志位的JPEG单独编码文件，合成到一个标准的MJPEG文件格式，并以AVI文件的形式保存起来供MJPEG解码器13使用，

(g)、MJPEG解码器13实际上担负的任务就是正确解码，形成位图文件格式供视频聊天应用程序显示。

实施例2

参照图2、图3，一种基于带摄像头手机的电脑视频系统，包括微处理器、显示装置以及带有摄像头的手机1，手机1与电脑通过数据线连接，所述的微处理器包括视频应用模块3，所述的手机1包括用于获取图像的摄像头7、用于对图像进行JPEG压缩处理的图像压缩处理模块15，所述的微处理器还包括虚拟摄像头设备2、图像处理模块10，所述的手机的数据输出端通过虚拟摄像头设备2与图像处理模块10连接，所述的图像处理模块10通过应用程序接口4与视频应用模块3连接；所述的虚拟摄像头设备2包括图像引擎模块8、视频端口模块16、I/O管理器模块9、微小驱动器5以及虚拟摄像头驱动器6；所述的手机1还包括用于响应上位机发出的消息的中断指令判断模块；所述的视频应用模块3启动视频功能，发出视频捕捉信号，并读取微处理器端口扫描得到的信息；所述的图像引擎模块8读取视频捕捉信号，所述的图像引擎模块8使用I/O管理器模块9调用微小驱动器6和视频端口的例程，并发放模式读命令；虚拟摄像头驱动器5将所述的模式读命令转换成视频请求格式；上位机检测手机1的工作状态，选择性地通过物理设备接口14向手机发送中断指令，中断指令判断模块响应中断指令，手机进入连续拍摄状态。

进一步，所述的图像处理模块10包括缓冲区11、MJPEG转码器12、MJPEG解码器13；所述的缓冲区11通过视频端口接收手机的JPEG压缩码流数据，并进行缓存；MJPEG转码器12读取码流数据，将含有标志位的JPEG单独编码文件合成标准的JPEG文件格式并以AVI文件形式保存；JPEG解码器13将转码器输出的AVI文件转换成位图文件；所述的解码器13的输出端与视频应用模块3的显示装置连接。所述的物理设备接口14采用USB接口或串口。

本实施例通过创建虚拟摄像头2，为视频聊天应用程序3提供手机摄像头7设备采集的图像信息，虚拟摄像头采用的是视频媒体流的形式与操作系统交互工作的，即虚拟摄像头通过提供JPEG流式微小驱动程序得到操作系统的支持。JPEG视频流是多媒体核心流的一种，核心流本身包括音频和音视频混合流等等。

使用流式媒体的目的，是通过处理许多和操作系统进行交互的细节，来使流式设备驱动的开发更加简单，快速。

虚拟摄像头驱动器5是类驱动程序声明的一个与视频捕捉相关的对象，类驱动是由微软提供的一种中间驱动，用来在硬件厂商提供的微小驱动和操作系统之间提供一个简单的接口。微小驱动是一个硬件相关的动态链接库，它通过函数调用的方式，使用微软提供的类驱动来完成大部分动作，同时，它只提供和设备紧密相关的控制。

微小驱动6，对命令和信息进行控制的最基本的机制就是流请求块。每个微小都有一系列的请求块来对其某个特定的功能进行访问，而且一般说来，设备所支持的每种数据流都有相应的请求块与之对应。类驱动和微小驱动之间的相互关系包括：

·微小驱动并不创建它自己的设备对象，而是在必要的时候共享类驱动的设备对象，这样可以节约系统资源。

·每个适配器只能创建一个设备对象。而适配器所支持的流则用WDM流媒体引脚来描述。

虚拟摄像头内的视频流捕获主要包括：

1.初始化驱动器

初始化驱动器主要就是初始化适配器，进入程序入口。主要包括：

1.1由即插即用管理器检测硬件适配器，该硬件适配器就是由微小驱动支持的。

1.2即插即用管理器启动微小驱动器并调用入口函数，在该主例程中创建一个文件对象

1.3微小驱动器调用流媒体驱动器的注册函数和初始化参数赋值，对微小驱动程序函数进行寻址，完成相关的准备工作。

2.创建视频流格式

选择捕获视频流的格式，在我们这个虚拟摄像头中捕获的内容是JPEG，通知系统捕获视频对象的属性，包括图像的宽、高、颜色格式和帧率等等重要信息，根据图像格式有时候还可能需要用到扩展形式。

驱动器负责确认数据就位，数据格式和数据范围。

3.打开视频流

流媒体被打开并响应SRB读取要求，这里有一个指针将SRB以数据包形式进行索引，并准备传递。

这里，驱动器需要确认可以支持的数据流格式。

4.判断并更新视频流状态

驱动器需要一直检测当前视频流的状态，主要包括询问，运行、暂停、停止四种。

当驱动器准备好，并打开视频流以后，驱动器确认以后将视频流状态更改为运行。

5.读取视频流，开始视频捕捉

一旦进入视频状态，视频捕捉的进行就开始了。根据帧率设定的值，流媒体以SRB的形式通过微小驱动将JPEG压缩码流传输到内存缓冲区中。

6.关闭视频流

当传输结束或者遇到中断以后，及时关闭视频流。

本实施例的工作过程为：对于视频聊天应用程序，启动视频功能以后，Windows操作系统发出相应的视频捕捉消息，系统即进入视频捕捉状态，开始读取硬件端口扫描得到的信息。

在应用程序接口层，虚拟摄像头利用操作Windows系统提供的钩子(hook)函数搜索并捕获了操作系统发出的视频捕获消息，将这个消息发放到虚拟摄像头设备里。虚拟摄像头设备2是由图像引擎(GDI)8、端口设备16、I/O管理器模块9组成，其中关于虚拟摄像头驱动的部分使用了由系统提供的类驱动器(虚拟摄像头驱动器5)和由设备提供的微小驱动器6。GDI通过传统的分层设计来访问I/O子系统，GDI使用I/O管理器去调用微小驱动程序和视频端口的例程。这里需要发放模式读命令，它被转换成虚拟摄像头(类)驱动器的标准IRP READ格式，虚拟摄像头驱动器转换IPR格式为视频请求格式，然后传给微小驱动程序处理。

上位机检测手机的工作状态，如果正常，(即适合于数据传输)，则发送中断信号，手机端将响应中断，进入连续拍摄状态。否则，返回错误信息或者等待手机状态正常。

通过I/O端口将手机摄像头得到的JPEG压缩码流，送入标准图像处理模块10，该部分由MJPEG转码器12，MJPEG解码器13和缓冲区管理器11三个部分组成。由于手机系统具有计算速度慢，内存小的特点，因此要求PC端具有一个有效的缓冲区管理器11对手机传输进来的编码码流进行有效的管理。MJPEG转码器12主要负责读取JPEG连续编码的码流，将含有标志位的JPEG单独编码文件，合成到一个标准的MJPEG文件格式，并以AVI文件的形式保存起来供MJPEG解码器使用。MJPEG解码器13实际上担负的任务就是正确解码，形成位图文件格式供视频聊天应用程序显示。

由于已经安装了虚拟摄像头驱动程序，对于操作系统而言与真实的物理摄像头是一致的，因此操作系统将读取虚拟摄像头提供的图像信息。

实施例3

本实施例的基本结构、工作原理与实施例2相同，区别点在于：将该电脑视频系统应用于视频监控系统。

Claims (10)

1、一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

(1)、手机与电脑通过数据线连接；

(2)、电脑启动视频应用程序的视频功能，操作系统扫描电脑的硬件端口，并通过应用程序接口发出视频捕获信息；

(3)、虚拟摄像头设备搜索并捕获视频捕获信息，虚拟摄像头设备通过虚拟摄像头驱动器和微小驱动器在操作系统和手机的摄像头之间建立连接：

(3.1)、图像引擎模块读取视频捕捉信号，所述的图像引擎模块使用I/O管理器模块调用微小驱动器和视频端口的例程，并发放模式读命令；

(3.2)、虚拟摄像头驱动器将所述的模式读命令转换成视频请求格式；

(4)、电脑检测手机的工作状态是否适合数据传输，如果否，则返回等待手机正常工作；

(5)、如果是，手机进入连拍状态，得到JPEG压缩码流数据，并将该数据送入图像处理模块的缓冲区；

(6)、图像处理模块调取缓冲区的数据，将JPEG压缩码流数据转变成位图文件供视频应用程序捕获并显示。

2、如权利要求1所述的一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：上述的步骤(6)中包括：

(6.1)、图像处理模块的MJPEG转码器调取缓冲区的数据，将JPEG压缩码流数据转变成MJPEG码流数据；

(6.2)图像处理模块的MJPEG解码器将MJPEG码流数据转变成位图文件供视频应用程序显示。

3、如权利要求2所述的一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：上述的步骤(5)，检测到手机工作状态适合数据传输后，虚拟摄像头设备通过物理设备接口向手机发送中断指令，手机端响应所述的中断指令，进入连拍状态。

4、如权利要求1-3之一所述的一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：上述的步骤(4)中，手机的工作状态符合数据传输的条件为：手机工作正常，处于待机状态。

5、如权利要求4所述的一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：在上述(1)中，手机与电脑通过USB接口或串口通信连接。

6、如权利要求5所述的一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：所述的视频应用程序为视频聊天应用程序。

7、如权利要求5所述的一种电脑接收带摄像头手机输入视频数据的方法，其特征在于：所述的视频应用程序为视频监控应用程序。

8、一种基于带摄像头手机的电脑视频系统，包括微处理器、显示装置以及带有摄像头的手机，手机与电脑通过数据线连接，所述的微处理器包括视频应用模块，所述的手机包括用于获取图像的摄像头、用于对图像进行JPEG压缩处理的图像压缩处理模块，其特征在于：所述的微处理器还包括虚拟摄像头设备、图像处理模块，所述的手机的数据输出端通过虚拟摄像头设备与图像处理模块连接，所述的图像处理模块通过应用程序接口与视频应用模块连接；

所述的虚拟摄像头设备包括图像引擎模块、视频端口模块、I/O管理器模块、微小驱动器以及虚拟摄像头驱动器；所述的手机还包括用于响应上位机发出的消息的中断指令判断模块；

所述的视频应用模块启动视频功能发出视频捕捉信号，并读取微处理器端口扫描得到的信息；

所述的图像引擎模块读取视频捕捉信号，所述的图像引擎模块使用I/O管理器模块调用微小驱动器和视频端口的例程，并发放模式读命令；虚拟摄像头驱动器将所述的模式读命令转换成视频请求格式；

上位机检测手机的工作状态，选择性地通过物理设备接口向手机发送中断指令，手机的中断指令判断模块响应中断指令，手机进入连续拍摄状态。

9、如权利要求8所述的基于带摄像头手机的电脑视频系统，其特征在于：所述的图像处理模块包括缓冲区、MJPEG转码器、MJPEG解码器；

所述的缓冲区通过视频端口接收手机的JPEG压缩码流数据，并进行缓存；MJPEG转码器读取码流数据，将含有标志位的JPEG单独编码文件合成标准的JPEG文件格式并以AVI文件形式保存；MJPEG解码器将转码器输出的AVI文件转换成位图文件；

所述的解码器的输出端与视频应用模块的显示装置连接。

10、如权利要求8或9所述的基于带摄像头手机的电脑视频系统，其特征在于：所述的物理设备接口采用USB接口或串口。

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