Windows下掃描儀WIA驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

翁省輝，喻武龍，鄧世強(qiáng)

（北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院，廣東 珠海 519085）

WIA是Windows image acquisition的簡(jiǎn)稱(chēng)，當(dāng)前可用版本是 WIA 2.0。 它是 Windows Millennium Edition（Windows Me）或者更高版本的 Windows系統(tǒng)中提供的數(shù)字圖像獲取服務(wù)[1]。它是Windows系統(tǒng)中掃描儀獲取圖像的常用方式之一[2]。

1 WIA的體系結(jié)構(gòu)

WIA是使用進(jìn)程外（out of process）服務(wù)實(shí)現(xiàn)的 com組件，和大多數(shù)進(jìn)程外服務(wù)程序不同的是，WIA通過(guò)提供自己的數(shù)據(jù)傳送機(jī)制（iwiadatatransfer接口），避免了圖像數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中的性能損失[3]。

WIA的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。

WIA整體分為三層，由上而下分別是UI層，服務(wù)層以及驅(qū)動(dòng)層。UI層與服務(wù)層之間主要通過(guò)COM Interface聯(lián)系，而服務(wù)與驅(qū)動(dòng)層則主要通過(guò)Win32 API聯(lián)系。驅(qū)動(dòng)層可理解為系統(tǒng)的USBSCAN.SYS；中間的服務(wù)層為User Mode的動(dòng)態(tài)庫(kù)文 件， 它 通 過(guò) CreateFile，ReadFile，WriteFile和 Device IOControl來(lái)實(shí)現(xiàn)與設(shè)備進(jìn)行通訊。

圖1 WIA的體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of WIA

WIA Driver實(shí)際實(shí)現(xiàn)中分為兩種：MiniDriver，MiniDriver。本文將分別介紹它們的實(shí)現(xiàn)。

2 MiniDriver

2.1 MiniDriver的體系結(jié)構(gòu)

MiniDriver分為兩個(gè)層次：WIA Service InterfaceLayer和Device Communication Layer， 其 中 Device Communication Layer就是 Low-Level driver，而 WIA Service InterfaceLayer則是實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)。

2.2 MiniDriver的實(shí)現(xiàn)

MicroDriver僅以動(dòng)態(tài)庫(kù)形式實(shí)現(xiàn)3個(gè)接口函數(shù)，而MiniDriver則不同，它必須以COM Interface的形式實(shí)現(xiàn)。

MiniDriver有一個(gè)很重要的概念：Root Item和Child Item。Root Item代表設(shè)備本身，Child Item可視為設(shè)備支持的屬性，例如掃描儀支持TPA，Endorse，則它們可以被視為一個(gè)Child Item。MiniDriver初始化時(shí)需要首先創(chuàng)建Root Item的屬性，然后依次創(chuàng)建Child Item的屬性[5]。

MiniDriver在一開(kāi)始初始化首先調(diào)用drvInitializeWia，須依次創(chuàng)建設(shè)備的Properties。

首先需要組織當(dāng)前設(shè)備的特性資料，比如支持的數(shù)據(jù)格式（True Color之類(lèi)）、數(shù)據(jù)傳輸方式、壓縮模式以及解析范圍等。然后調(diào)用drvInitItemProperties來(lái)初始化Child Item的Capabilities及 Properties。

初始化完成之后，便可以接受用戶(hù)的設(shè)定了，諸如掃描區(qū)域、色彩類(lèi)型以及分辨率等。它主要是通過(guò)drv Write Properties來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖2所示。

圖2 drvWriteProperties的操作示意圖Fig.2 Diagram of WriteProperties

然后是取得不同的參數(shù)，需要定義這樣一個(gè)數(shù)據(jù)：

PROPSPEC ps[9]={

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_XRES}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_YRES}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_XPOS}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_YPOS}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_XEXTENT}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_YEXTENT}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_DATATYPE}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_BRIGHTNESS}，

{PRSPEC_PROPID，WIA_IPS_CONTRAST}，

}

這個(gè)數(shù)據(jù)用來(lái)存儲(chǔ)類(lèi)型ID和將要獲取的掃描參數(shù)，通過(guò)調(diào)用wiasReadMutitipe來(lái)獲取值，由此可獲得掃描參數(shù)。

得到掃描參數(shù)后，便進(jìn)入到數(shù)據(jù)傳輸階段了。Vista之前的系統(tǒng)有兩種方式：In-memory和File，Vista系統(tǒng)新增了一種方式：IStream Data。設(shè)備支持哪種傳輸方式，須在CWIADevice::BuildSupportedForms中指定，它是在初始化調(diào)用drvInitializeWia時(shí)調(diào)用的。如果使用In-memory傳輸，只需要將收到的掃描數(shù)據(jù)依次放入內(nèi)存；如果使用FILE傳輸方式，還需要進(jìn)行文件讀寫(xiě)操作。傳輸時(shí)，內(nèi)存空間是由PMINIDRV_TRANSFER_CONTEXT類(lèi)型的參數(shù)指定的。首先需確定該參數(shù)是由WIA Sevice分配還是需要MiniDriver分配，確定方法是檢查MINIDRV_TRANSFER_CONTEXT中的參數(shù) bClassDrvAllocBuf，當(dāng)它為T(mén)rue時(shí)表示空間由 WIA Service分配，否則MiniDriver將在drvAcquireItemData開(kāi)始時(shí)分配由另一個(gè)參數(shù)IBufferSzie指定大小的內(nèi)存空間。

3 MicroDriver

WIA MicroDriver主要是針對(duì)大部分Flatbed掃描儀所設(shè)計(jì)的。因?yàn)槎鄶?shù)Flatbed掃描儀控制邏輯相近，參數(shù)相差無(wú)幾，故而微軟公司在其上層提供了一個(gè)MiniDriver，用其管理IHV提供的MicroDriver。

3.1 MicroDriver的體系結(jié)構(gòu)

MicroDriver的體系結(jié)構(gòu)中的WIA Flated Driver就是系統(tǒng)提供的MiniDriver，Microdriver就是我們要實(shí)現(xiàn)的MicroDriver。這兩者之間的通訊由3個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：MicroEntry，Scan以及 SetPixelWindow。 其中，MicroEntry實(shí)現(xiàn)了大部分的MicroDriver的控制操作。

3.2 MicroDriver的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶(hù)改變掃描區(qū)域時(shí)，WIA Flated Driver會(huì)調(diào)用SetPixelWindow來(lái)通知MicroDriver，當(dāng)用戶(hù)確定掃描參數(shù)開(kāi)始掃描時(shí)，WIA Flated Driver會(huì)調(diào)用Scan來(lái)實(shí)現(xiàn)掃描操作。其流程如圖3所示。

圖3 MicroDriver的掃描流程Fig.3 Scanning process of MicroDrive

Scan是同Low Level Driver通訊的橋梁，它需要確定設(shè)備的狀態(tài)，下達(dá)掃描參數(shù)然后讀取掃描數(shù)據(jù)，結(jié)束時(shí)會(huì)發(fā)送指令以通知掃描結(jié)束。

4 MiniDriver、MicroDriver實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題

4.1 位圖上下顛倒問(wèn)題

文件傳輸時(shí)，會(huì)先傳入文件頭。以位圖為例，

位圖的坐標(biāo)是以下方為起點(diǎn)，而掃描儀正好相反。

如果是True Color，首先會(huì)傳入54Bytes的Bitmap File Header和Bitmap Info Header。如果不做處理的將收到的數(shù)據(jù)存入Transfer Buffer中，那么最終掃描得到的圖像將是上下顛倒的。

將bmImageHeight乘以－1可以較好地解決這一問(wèn)題。關(guān)鍵實(shí)

現(xiàn)代碼如下：

if（lScanPhase==SCAN_START）{

BITMAPINFOHEAADER UNALIGNED*pBMPInfoHeader=（ BITMAPINFOHEAADER*）

（pmdtc－＞pTransferBuffer+14）；

pBMPInfoHeader－＞biHeight=0－ pBMPInfoHeader－＞biHeight；}

hr=wiasWriteBufToFile（0，pmdtc）；

4.2 MiniDriver中ADF的控制

MiniDriver可以通過(guò)以下方式判斷用戶(hù)選定

的是Flated還是ADF。

LONG lDocHandingSelect=0；

hr =wiasReadPropLong （pRootItemCtx，

WIA_DPS_DOCUMENT_HANDLING_SELECT，&lDocHandingSelect，NULL，F(xiàn)ALSE）；

代碼執(zhí)行完后如果lDocHandingSelect的值為1表示為ADF，為2表示Flated。之后在drvAcquireItemData中可加入多項(xiàng)ADF的控制操作，如檢測(cè)是否有紙等。

4.3 MicroDriver中ADF的支持

MicroDriver受到WIA Flatbed driver的制約，但是它也可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的ADF控制。MicroDriver要維護(hù)一個(gè)SCANINFO的結(jié)構(gòu)，其中有3個(gè)LONG型的成員，分別是：ADF，TPA和Endorser[6]。其中ADF的值為0表示掃描儀不支持ADF；為1表示支持ADF；為2表示雙面ADF。當(dāng)設(shè)定支持ADF后，還需在MicroEntry加入MicroDriver的Antomatic Document Feeder Commands的支持。值得說(shuō)明的是，MicroDriver雖然支持ADF，但是ADF所支持的掃描紙張大小必須和Flated相同，也即SCANINFO中的BedWidth和BedHeight的值。同時(shí)用戶(hù)也無(wú)權(quán)設(shè)置Contrast和Indesity的范圍。如果用戶(hù)希望控制這些特性，則須實(shí)現(xiàn)新的MiniDriver。

5 結(jié)束語(yǔ)

WIA是Windows下掃描儀獲取圖像常用方式之一。本文對(duì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中一些典型問(wèn)題的分析也有助于開(kāi)發(fā)者更好地解決問(wèn)題。本文以?huà)呙鑳x為例講述了WIA的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于其他設(shè)備獲取圖像技術(shù)如相機(jī)的WIA實(shí)現(xiàn)也具有重要的參考意義。

[1]鐘昌樂(lè)，王博.基于WIA的圖像采集接口技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2008（9）:142－144.ZHONG Chang-le，WANG Bo.Application of interface technology of image acquisition based on WIA[J].Modern Computer，2008（9）:142－144.

[2]鐘承，代潔，肖江文.基于低壓電流互感器自動(dòng)檢定線(xiàn)的掃描儀驅(qū)動(dòng)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2013，41（3）:484－487.ZHONG Cheng，DAI Jie，XIAO Jiang-wen.Scanner drive of auto verification system based on low-voltage current transformer[J].Computer and Digital Engineering，2013，41（3）:484－487.

[3]盧佩斯，趙國(guó)安.基于終端－服務(wù)器模式的掃描儀圖像獲取技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2010，20（3）:28－31.LU Pei-si，ZHAO Guo-an.Design of image transmission from scanner under terminal-server[J].Computer Technology and Development，2010，20（3）:28－31.

[4]Microsoft Inc.Windows Image Acquisition Drivers[EB/OL].[2014－01－01].http://msdn.microsoft.com/en－us/library/ff551467（v=vs.85）.aspx.

[5]王恒升，匡洋，彭宏道.USB HID類(lèi)設(shè)備小驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)[J].控制工程，2010，17（6）:815－819.WANG Heng-sheng，KUANG Yang，PENG Hong-dao.Development of USB HID minidriver[J].Control Engineering of China，2010，17（6）:815－819.

[6]尹東，王巍.TWAIN的原理及其應(yīng)用開(kāi)發(fā) [J].信息技術(shù)，2001（9）:15－16.YIN Dong，WANG Wei.Principle and application of TWAIN[J].Information Technology，2001（9）:15－16.