C# USB 摄像头 OpenCV 视频picBox呈现，抓拍图像保存呈现。

1、winform 应用程序，两个picturebox空间，一个用于视频呈现，一个用于抓拍呈现。

2、引用包OpenCvSharp4、OpenCvSharp4.Extensions、OpenCvSharp4.runtime.win等。

// 定义一个部分类 Form2，继承自 Form 类，用于创建一个 Windows 窗体应用程序的窗口
public partial class Form2 : Form
{
    // 修改成员变量
    // 声明一个 volatile 修饰的 Bitmap 类型变量，用于存储最新的视频帧图像
    // volatile 关键字确保该变量在多线程环境下的可见性，避免线程缓存导致的数据不一致问题
    private volatile Bitmap _latestFrameBitmap;
    // 声明一个用于线程同步的对象，用于对 _latestFrameBitmap 的访问进行加锁操作
    private readonly object _bitmapLock = new object();
    // 声明一个 VideoCapture 类型的变量，用于捕获摄像头的视频流
    private VideoCapture _capture;
    // 声明一个 CancellationTokenSource 类型的变量，用于取消异步操作
    private CancellationTokenSource _cts;

    // 窗体的构造函数，在创建 Form2 实例时自动调用
    public Form2()
    {
        // 调用 Windows 窗体设计器生成的初始化方法，初始化窗体的控件和布局
        InitializeComponent();
    }

    // 窗体加载事件处理方法，当窗体加载完成后自动触发
    private async void Form2_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        // 创建一个 VideoCapture 实例，参数 0 表示使用默认的摄像头设备
        _capture = new VideoCapture(0);
        // 检查摄像头是否成功打开
        if (!_capture.IsOpened())
        {
            // 如果摄像头无法打开，弹出消息框提示用户
            MessageBox.Show("无法打开摄像头！");
            // 直接返回，不再执行后续的摄像头捕获操作
            return;
        }

        // 创建一个 CancellationTokenSource 实例，用于取消异步操作
        _cts = new CancellationTokenSource();
        try
        {
            // 调用异步方法 StartCapturingAsync 开始捕获摄像头的视频流，并传入取消令牌
            await StartCapturingAsync(_cts.Token);
        }
        catch (OperationCanceledException)
        {
            // 捕获 OperationCanceledException 异常，表示操作被正常取消，不做额外处理
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 捕获其他异常，弹出消息框显示异常信息
            MessageBox.Show($"捕获出错: {ex.Message}");
        }
    }

    // 异步方法，用于开始捕获摄像头的视频流
    private async Task StartCapturingAsync(CancellationToken token)
    {
        // 使用 using 语句创建一个 Mat 对象，用于存储从摄像头读取的视频帧
        // Mat 是 OpenCvSharp 库中用于表示图像矩阵的类，using 语句确保在使用完后自动释放资源
        using (var frame = new Mat())
        {
            // 进入一个循环，只要取消令牌未被触发，就持续捕获视频帧
            while (!token.IsCancellationRequested)
            {
                // 从摄像头读取一帧视频数据，并存储到 frame 对象中
                _capture.Read(frame);
                // 检查读取的帧是否为空，如果为空则跳过本次循环，继续读取下一帧
                if (frame.Empty()) continue;

                // 将 OpenCvSharp 的 Mat 对象转换为 .NET 的 Bitmap 对象，以便在 Windows 窗体中显示
                var newBitmap = OpenCvSharp.Extensions.BitmapConverter.ToBitmap(frame);

                // 更新最新帧
                // 使用 lock 语句对 _bitmapLock 对象加锁，确保在多线程环境下对 _latestFrameBitmap 的访问是线程安全的
                lock (_bitmapLock)
                {
                    // 保存旧的 _latestFrameBitmap 对象
                    var old = _latestFrameBitmap;
                    // 将新的 Bitmap 对象赋值给 _latestFrameBitmap
                    _latestFrameBitmap = newBitmap;
                    // 如果旧的 _latestFrameBitmap 对象不为空，则释放其资源
                    old?.Dispose();
                }

                // 调用异步方法 UpdateCameraPreviewAsync 更新摄像头预览界面
                await UpdateCameraPreviewAsync(newBitmap);
                // 异步延迟 30 毫秒，控制视频帧的捕获频率
                await Task.Delay(30, token);
            }
        }
    }

    // 异步方法，用于更新摄像头预览界面
    private async Task UpdateCameraPreviewAsync(Bitmap bitmap)
    {
        // 检查 picCamera 控件是否已经被释放，如果已经释放则释放传入的 Bitmap 对象并返回
        if (picCamera.IsDisposed)
        {
            bitmap.Dispose();
            return;
        }

        try
        {
            // 检查当前线程是否需要通过 Invoke 方法在 UI 线程上执行操作
            if (picCamera.InvokeRequired)
            {
                // 如果需要，则使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上调用 UpdateCamera 方法
                picCamera.BeginInvoke(new Action(() => UpdateCamera(bitmap)));
            }
            else
            {
                // 如果不需要，则直接调用 UpdateCamera 方法
                UpdateCamera(bitmap);
            }
        }
        catch (ObjectDisposedException)
        {
            // 捕获 ObjectDisposedException 异常，释放传入的 Bitmap 对象
            bitmap.Dispose();
        }
    }

    // 方法，用于更新摄像头预览界面
    private void UpdateCamera(Bitmap newBitmap)
    {
        // 检查 picCamera 控件是否已经被释放，如果已经释放则释放传入的 Bitmap 对象并返回
        if (picCamera.IsDisposed)
        {
            newBitmap.Dispose();
            return;
        }

        // 保存 picCamera 控件当前显示的图像
        var old = picCamera.Image;
        // 将新的 Bitmap 对象赋值给 picCamera 控件的 Image 属性，更新显示的图像
        picCamera.Image = newBitmap;
        // 如果旧的图像不为空，则释放其资源
        old?.Dispose();
    }

    // 优化后的抓拍方法，当点击抓拍按钮时触发
    private async void catchBtn_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        try
        {
            // 声明一个 Bitmap 类型的变量，用于存储抓拍的图像
            Bitmap snapshot = null;

            // 安全获取当前帧
            // 使用 lock 语句对 _bitmapLock 对象加锁，确保在多线程环境下对 _latestFrameBitmap 的访问是线程安全的
            lock (_bitmapLock)
            {
                // 检查 _latestFrameBitmap 是否不为空
                if (_latestFrameBitmap != null)
                {
                    // 如果不为空，则克隆一份 _latestFrameBitmap 对象赋值给 snapshot 变量
                    snapshot = (Bitmap)_latestFrameBitmap.Clone();
                }
            }

            // 检查 snapshot 是否为空，如果为空则弹出消息框提示用户当前没有可用的视频帧
            if (snapshot == null)
            {
                MessageBox.Show("当前没有可用的视频帧");
                return;
            }

            // 异步保存防止界面卡顿
            // 调用 Task.Run 方法在后台线程中执行 SaveSnapshot 方法，保存抓拍的图像
            await Task.Run(() => SaveSnapshot(snapshot));
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 捕获其他异常，弹出消息框显示异常信息
            MessageBox.Show($"抓拍失败: {ex.Message}");
        }
    }

    // 方法，用于保存抓拍的图像
    private void SaveSnapshot(Bitmap bitmap)
    {
        try
        {
            // 调用 GenerateUniqueFileName 方法生成一个唯一的文件名
            var fileName = GenerateUniqueFileName();
            // 使用 using 语句确保在使用完 bitmap 对象后自动释放资源
            using (bitmap)
            {
                // 将 bitmap 对象保存为 JPEG 格式的文件
                bitmap.Save(fileName, ImageFormat.Jpeg);

                // 显示预览（需要克隆新实例）
                // 克隆一份 bitmap 对象用于在界面上显示预览
                var previewBitmap = (Bitmap)bitmap.Clone();

                // 使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上执行更新预览界面和显示保存成功消息框的操作
                BeginInvoke(new Action(() =>
                {
                    // 调用 UpdateSnapshotPreview 方法更新抓拍图像的预览界面
                    UpdateSnapshotPreview(previewBitmap);
                    // 弹出消息框显示图像保存的路径
                    MessageBox.Show($"图片已保存到:\n{fileName}");
                }));
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 捕获其他异常，使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上弹出消息框显示异常信息
            BeginInvoke(new Action(() =>
            {
                MessageBox.Show($"保存失败: {ex.Message}");
            }));
        }
    }

    // 新增预览更新方法，用于更新抓拍图像的预览界面
    private void UpdateSnapshotPreview(Bitmap newBitmap)
    {
        // 检查 pictureBoxSnapshot 控件是否已经被释放，如果已经释放则释放传入的 Bitmap 对象并返回
        if (pictureBoxSnapshot.IsDisposed)
        {
            newBitmap.Dispose();
            return;
        }

        // 处理跨线程访问
        // 检查当前线程是否需要通过 Invoke 方法在 UI 线程上执行操作
        if (pictureBoxSnapshot.InvokeRequired)
        {
            // 如果需要，则使用 BeginInvoke 方法在 UI 线程上递归调用 UpdateSnapshotPreview 方法
            pictureBoxSnapshot.BeginInvoke(new Action(() => UpdateSnapshotPreview(newBitmap)));
            return;
        }

        // 更新控件并释放旧资源
        // 保存 pictureBoxSnapshot 控件当前显示的图像
        var old = pictureBoxSnapshot.Image;
        // 将新的 Bitmap 对象赋值给 pictureBoxSnapshot 控件的 Image 属性，更新显示的图像
        pictureBoxSnapshot.Image = newBitmap;
        // 如果旧的图像不为空，则释放其资源
        old?.Dispose();
    }

    // 方法，用于生成一个唯一的文件名
    private string GenerateUniqueFileName()
    {
        // 获取用户的图片文件夹路径
        var docs = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.MyPictures);
        // 获取当前时间并格式化为指定的字符串格式
        var timestamp = DateTime.Now.ToString("yyyyMMdd_HHmmssfff");
        // 组合图片文件夹路径、文件名前缀和时间戳，生成一个唯一的文件名
        return Path.Combine(docs, $"Snapshot_{timestamp}.jpg");
    }

    // 窗体关闭事件处理方法，当窗体关闭时自动触发
    private void Form2_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
    {
        // 取消异步操作
        _cts?.Cancel();
        // 释放 CancellationTokenSource 对象的资源
        _cts?.Dispose();

        // 释放所有资源
        // 释放 VideoCapture 对象的资源
        _capture?.Dispose();
        // 使用 lock 语句对 _bitmapLock 对象加锁，确保在多线程环境下对 _latestFrameBitmap 的访问是线程安全的
        lock (_bitmapLock)
        {
            // 释放 _latestFrameBitmap 对象的资源
            _latestFrameBitmap?.Dispose();
        }

        // 清理预览图
        // 检查 picCamera 控件的 Image 属性是否不为空
        if (picCamera.Image != null)
        {
            // 保存 picCamera 控件当前显示的图像
            var img = picCamera.Image;
            // 将 picCamera 控件的 Image 属性设置为 null
            picCamera.Image = null;
            // 释放旧的图像资源
            img.Dispose();
        }

        // 新增快照预览清理
        // 检查 pictureBoxSnapshot 控件的 Image 属性是否不为空
        if (pictureBoxSnapshot.Image != null)
        {
            // 保存 pictureBoxSnapshot 控件当前显示的图像
            var img = pictureBoxSnapshot.Image;
            // 将 pictureBoxSnapshot 控件的 Image 属性设置为 null
            pictureBoxSnapshot.Image = null;
            // 释放旧的图像资源
            img.Dispose();
        }
    }
}