C#WPF控制USB摄像头参数：曝光、白平衡等高级设置完全指南
概述
在工业检测、视频监控和医疗影像等领域，我们经常需要通过程序控制USB摄像头的各种参数，如曝光、白平衡、亮度、对比度等。本文将详细介绍如何使用WPF和C#创建一个完整的摄像头控制应用程序，实现对USB摄像头各种参数的精确调整。
技术栈
WPF：用于创建用户界面
AForge.Video：用于摄像头视频捕获
DirectShow：通过COM接口控制摄像头高级参数
C#：后端逻辑实现
实现步骤
1. 界面设计
首先创建一个WPF窗口，包含视频显示区域和参数控制面板：
xml
<Window x:Class="WpfApp2.FrmCameraSet"
xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
Title="摄像头参数设置" Height="600" Width="800">
<Grid>
<Grid.RowDefinitions>
<RowDefinition Height="*"/>
<RowDefinition Height="Auto"/>
</Grid.RowDefinitions>
<!-- 视频显示区域 -->
<WindowsFormsHost Grid.Row="0">
<wf:Panel x:Name="player"/>
</WindowsFormsHost>
<!-- 参数控制区域 -->
<ScrollViewer Grid.Row="1" Height="300">
<StackPanel>
<!-- 亮度控制 -->
<GroupBox Header="亮度">
<StackPanel Orientation="Horizontal">
<CheckBox x:Name="Chk1" Content="自动" Margin="5"/>
<Slider x:Name="progressSlider1" Minimum="0" Maximum="100" Width="200" Margin="5" ValueChanged="Parameter_ValueChanged"/>
<TextBox x:Name="TxtValue1" Width="50" Margin="5"/>
<Button Content="默认" Click="BrightnessDefault_Click" Margin="5"/>
</StackPanel>
</GroupBox>
<!-- 其他参数控制类似 -->
<!-- 对比度、色调、饱和度、锐度、Gamma、白平衡、背光补偿、增益 -->
<Button Content="全部重置为默认" Click="ResetAllDefaults_Click" Margin="10"/>
<Button x:Name="BtnClose" Content="关闭" Click="BtnClose_Click" Margin="10"/>
</StackPanel>
</ScrollViewer>
</Grid>
</Window>
2. 摄像头连接与视频流获取
使用AForge.Video库连接摄像头并获取视频流：
private void GetVideoDevices()
{
videoDevices = new FilterInfoCollection(FilterCategory.VideoInputDevice);
if (videoDevices.Count == 0)
{
MessageBox.Show("没有找到摄像头设备");
return;
}
CameraConn();
}
private void CameraConn()
{
try
{
videoSource = new VideoCaptureDevice(videoDevices[0].MonikerString);
player.VideoSource = videoSource;
player.Start();
Thread.Sleep(1000);
InitializeCameraControls();
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show($"摄像头连接失败: {ex.Message}");
}
}
3. 摄像头参数控制接口
通过COM接口IAMVideoProcAmp控制摄像头参数：
[ComImport,
Guid("C6E13360-30AC-11d0-A18C-00A0C9118956"),
InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsIUnknown)]
internal interface IAMVideoProcAmp
{
[PreserveSig]
int GetRange(
[In] VideoProcAmpProperty Property,
[Out] out int pMin,
[Out] out int pMax,
[Out] out int pSteppingDelta,
[Out] out int pDefault,
[Out] out VideoProcAmpFlags pCapsFlags
);
[PreserveSig]
int Set(
[In] VideoProcAmpProperty Property,
[In] int lValue,
[In] VideoProcAmpFlags Flags
);
[PreserveSig]
int Get(
[In] VideoProcAmpProperty Property,
[Out] out int lValue,
[Out] out VideoProcAmpFlags Flags
);
}
4. 初始化摄像头参数控件
private void InitializeCameraControls()
{
var videoProcAmp = GetVideoProcAmp();
if (videoProcAmp == null) return;
try
{
// 检测支持的摄像头参数
foreach (VideoProcAmpProperty property in Enum.GetValues(typeof(VideoProcAmpProperty)))
{
int hr = videoProcAmp.GetRange(property, out int min, out int max,
out int stepping, out int defaultValue,
out VideoProcAmpFlags flags);
if (hr >= 0)
{
// 初始化对应的UI控件
InitializeVideoProcAmpControl(videoProcAmp, property,
GetSliderForProperty(property),
GetTextBoxForProperty(property),
GetCheckBoxForProperty(property));
}
}
SaveDefaultValues(videoProcAmp);
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show($"初始化摄像头参数时出错: {ex.Message}");
}
}
5. 参数值更改事件处理
private void Parameter_ValueChanged(object sender, RoutedPropertyChangedEventArgs<double> e)
{
if (videoSource == null || !videoSource.IsRunning) return;
var slider = sender as Slider;
if (slider == null) return;
var videoProcAmp = GetVideoProcAmp();
try
{
// 获取对应的属性和值
VideoProcAmpProperty property = GetPropertyForSlider(slider);
int value = (int)slider.Value;
// 获取自动模式状态
CheckBox autoCheckBox = GetCheckBoxForProperty(property);
VideoProcAmpFlags flags = autoCheckBox.IsChecked == true ?
VideoProcAmpFlags.Auto : VideoProcAmpFlags.Manual;
// 设置摄像头参数
int hr = videoProcAmp.Set(property, value, flags);
// 更新文本框显示
GetTextBoxForProperty(property).Text = value.ToString();
}
finally
{
if (videoProcAmp != null)
Marshal.ReleaseComObject(videoProcAmp);
}
}
关键技术点
1. COM接口调用
通过定义和调用IAMVideoProcAmp COM接口，我们可以直接控制摄像头的各种参数。这个接口提供了三个主要方法：
GetRange()：获取参数的范围、步长和默认值Set()：设置参数值和工作模式（手动/自动）Get()：获取当前参数值和工作模式
2. 参数类型
支持的摄像头参数包括：
Brightness：亮度
Contrast：对比度
Hue：色调
Saturation：饱和度
Sharpness：锐度
Gamma：Gamma校正
WhiteBalance：白平衡
BacklightCompensation：背光补偿
Gain：增益
3. 自动/手动模式
大多数参数支持自动和手动两种模式，通过CheckBox控制：
VideoProcAmpFlags flags = autoCheckBox.IsChecked == true ?
VideoProcAmpFlags.Auto : VideoProcAmpFlags.Manual;
4. 异常处理
由于摄像头设备多样性，必须添加充分的异常处理：
try
{
// 摄像头操作代码
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"操作摄像头时出错: {ex.Message}");
}
finally
{
// 确保释放资源
if (videoProcAmp != null)
Marshal.ReleaseComObject(videoProcAmp);
}
完整实现建议
设备兼容性检查：在初始化前检查摄像头是否支持所需参数
参数持久化：将用户设置保存到配置文件，下次启动时自动应用
多摄像头支持：扩展支持选择不同的摄像头设备
预设模式：提供几种预设参数组合（如室内、室外、低光等）
实时预览：确保参数调整时视频流畅，不影响用户体验
常见问题解决
接口获取失败：确保项目引用了必要的DirectShow库
参数不支持：不是所有摄像头都支持所有参数，需要做好兼容性处理
资源释放：及时释放COM对象和摄像头资源，避免内存泄漏
UI响应：参数调整可能在低性能设备上导致UI卡顿，考虑使用异步操作
结论
通过WPF和DirectShow的COM接口，我们可以实现对USB摄像头各种参数的精确控制。本文提供的方案具有良好的设备兼容性和扩展性，可以满足大多数工业和个人应用场景的需求。