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網絡攝像頭簡稱WEBCAM，一般通過USB與電腦連接，或直接嵌入在筆記本電腦屏幕的上方，主要在網絡會議、即時通訊、IP電話等軟件中應用。虛擬攝像頭顧名思義，就是用軟件手段在計算機中模擬出一個網絡攝像頭硬件，它本身不具備視頻采集的功能，但可以將圖片、視頻文件或其它設備采集到的視頻做為虛擬攝像頭的輸出，并可加入各種個性化的特效。例如，在沒有真實網絡攝像頭情況下，也可以通過虛擬攝像頭軟件進行視頻聊天，只不過對方看到的不是真實的視頻，而是一些預設的錄像或圖片。

目前網上的一些用虛擬攝像頭技術開發的軟件，多被用來在網絡聊天軟件中欺騙對方。實際上，虛擬攝像頭有效克服了真實網絡攝像頭內容單一、依賴硬件的缺點，使用領域非常寬廣。本文以兩個虛擬攝像頭技術與監控系統結合使用的項目為例，具體分析系統的開發思路和效果，希望能對虛擬攝像頭技術的推廣應用起到拋磚引玉的效果。限于篇幅，本文重點在于分析設計思路，未有涉及太多技術細節，只對關鍵技術作簡要的描述，具體實現方式感興趣的讀者可以通過網絡查找相關資料。

虛擬攝像頭驅動開發路線

虛擬攝像頭驅動的開發可以遵循以下3條路線：

1.傳統的WDM驅動的開發模式，WDM是微軟為Windows2000及后續操作系統提供的通用驅動程序模型，一個驅動程序可以看作是一個運行在系統底層的DLL，采用WDM的方式開發虛擬攝像頭需要從驅動整體入手，在操作系統中虛擬出一個設備，需要開發者具備豐富的計算機接口和Windows驅動開發經驗。

2.基于DirectShow平臺的開發模式，DirectShow是微軟推出的基于COM的流媒體處理開發包，與DirectX開發包一起發布，用DirectShow開發虛擬攝像頭無需涉及驅動程序編寫，體積小巧、安裝過程不會引起安全軟件和操作系統的警告，且視頻處理效率比WDM高。

3.利用DSF框架平臺開發，微軟DSF框架利用小端口驅動把一個虛擬的USB設備控制器驅動接在計算機上，涉及驅動層面的內容DSF已經做好了，開發者只需按DSF接口標準開發一個動態鏈接庫用來模擬設備功能，再開發一個腳本文件用于模擬設備的物理插拔動作，一個虛擬設備就做好了。

上述3條開發路線中，路線1、2對開發者的要求較高，開發時間也相對較長；方案3則相對簡單，基本不需要與驅動打交道，但利用DSF框架開發的軟件，在客戶的機器上部署相對繁瑣，不利于商業推廣。剛入門的開發者建議在網上搜索虛擬攝像頭的開源代碼，以加快開發進度。

無論哪種方式開發的虛擬攝像頭驅動，都必須有一個外部數據傳入的接口（建議做成COM形式方便調用）。其它軟件（如下文所述的數據轉發軟件）可以通過這個接口，傳入RGB格式的位圖數據，虛擬攝像頭將傳入的位圖作為拍攝到的影像，通過QQ、MSN、Netmetting等軟件顯示出來。RGB是一種工業標準的位圖數據存儲方式，每一幅位圖就是一幀，當每秒傳入25幅以上的位圖，虛擬攝像頭就會顯示出流暢的視頻了。

在醫療領域的應用

某醫院進口的醫療設備，其所附帶的軟件，可以在記錄病人生理數據的同時，具備同步錄像功能，但該軟件只有一個網絡攝像頭接口，無法實現一臺設備同時監管多個病床；且安裝軟件的電腦與病房相隔較遠，網絡攝像頭鞭長莫及。另外在病房內原已安裝了多個監控模擬攝像機，護士中心可使用聯網監控軟件，通過局域網連接到硬盤錄像機觀察到病房內的情況。因此，為了有效提高這種昂貴的進口設備利用率，使其軟件能與現有的監控設備結合，我們設計了如下的虛擬攝像頭技術方案：

目前國內主流的IP攝像機和硬盤錄像機均有SDK開發包，這里以海康威視系列產品為例說明開發過程：開發一個數據轉發軟件，先調用海康的設備網絡SDK接收從IP攝像機或硬盤錄像機端傳來的壓縮視頻流，收到壓縮流后，立即調用播放庫SDK中的相應函數，對壓縮流進行解壓，獲得YUV格式的圖像數據，再將YUV轉換為RGB格式（轉換算法在網上很多，選擇時需注意算法的效率），最后通過虛擬攝像頭的數據傳入接口，將圖像在醫療軟件上顯示出來。數據轉發軟件可以根據使用者的要求，自動或手動切換監控攝像機，將不同監控攝像機采集到圖像顯示在同一套軟件中。

作為進一步完善，我們通過虛擬攝像頭實現了畫中畫功能，具體做法是：同時從2臺攝像機獲取壓縮流并解碼；將其中一臺攝像機的位圖數據按比例縮小（即刪減一部分像素），作為子畫面；將主畫面的位圖數據中一部分，更換為子畫面的位圖數據，形成畫中畫，再傳入到虛擬攝像頭。這樣，在主畫面切換到某一病床時，子畫面仍監控著整個病房的總體情況，達到了全貌和細節同時兼顧的效果。

在視頻會議中的應用

大型企業分支機構遍布全省，各地的營業現場均安裝了視頻監控系統。該企業經常通過視頻會議軟件組織全省范圍的會議。使用者希望通過視頻會議軟件，除了能看到參會者外，在會議討論過程中，還經常需要將一些生產經營現場的畫面調出來顯示，供大家討論。由于視頻會議軟件具有網絡攝像頭接口，我們開發了一套適用于視頻會議的虛擬攝像頭軟件：

滿足客戶需求的關鍵，是在上一章節的畫中畫功能基礎上，實現一個畫面是真實的網絡攝像頭采集到的圖像（一般是參會者），另一個畫面是視頻監控系統傳輸過來的圖像（一般是生產經營現場），相結合形成畫中畫后，通過虛擬攝像頭顯示出來。獲取真實網絡攝像頭采集到的圖像有WIA，DirectShow，VFW等幾種技術，通常的手段是通過剪貼板從緩存中獲取圖像并轉換為位圖，但這種方式存在幀率低、不兼容多線程等問題。經研究，我們通過VFW的回調函數功能，獲取攝像頭采集到的位圖，可達到高幀率、低CPU占用的效果。

隨著視頻會議功能的深入使用，用戶又提出了新的問題：開會期間，臨時需要將一些沒有安裝監控攝像機的場景，在視頻會議上展示出來。為此系統增加了智能手機設備的支持：在Android或IPhone手機上安裝專用的軟件，即可將手機攝像頭拍攝到的圖像，通過無線網絡傳輸到電腦上，數據轉發軟件可以將收到的手機圖像轉換為RGB格式，并傳送給虛擬攝像頭。由此，視頻會議徹底擺脫了地域、環境和設備的限制。