En primer lugar, es posible que no necesite usar DirectShow para acceder a su cámara. Consulte el proyecto OpenCV, que tiene enlaces .net disponibles en opencvdotnet.
Si desea ir a la ruta de DirectShow, necesitará los enlaces .NET, disponibles en el proyecto directshownet. Creo que su mejor opción será crear un gráfico de filtro que contenga su cámara web como filtro de origen y un capturador de muestras como su filtro de destino. La documentación para el capturador de muestras está en MSDN. Esto le dará acceso a los datos brutos. También puede solicitar un formato de datos particular y usar la conexión inteligente de DirectShow para completar el gráfico de filtro con los filtros de conversión correctos.
Habiendo dicho eso, definitivamente recomiendo OpenCV sobre DirectShow. DirectShow es un propósito muy general, y probablemente hace más de lo que necesita. OpenCV se puede usar para acceder rápidamente a su cámara. Tal vez consulte esta pregunta sobre el stackoverflow Webcam Usage in C# para obtener más información y respuestas.