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解析机器视觉系统图像采集卡

2013-10-16  发布者:admin 

机器视觉技术是目前工业生产检测、科学科研实验以及天文生物监测等众多领域为实现自动化、智能化而采取的应用。整个机器视觉系统分为图像采集与图像处理两大板块,而图像采集卡就是连接这两大板块的重要组件。同时,由于机器视觉系统图像采集部分主要由光源、镜头以及相机互相配合组合而成,而图像处理部分则是由图像处理软件来实现,因此,在原理结构上,图像采集卡连接着相机与图像处理软件。下面,我们就来了解一下什么图像采集卡,同时,也对其相关的名词进行一定的解释。

图像采集卡(Image Capture Card),又称图像捕捉卡,是一种可以获取数字化视频图像信息,并将其存储和播放出来的硬件设备。很多图像采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音,使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。

采集卡

首先我们要了解什么是图像采集卡,正如上文所说,图像采集卡是图像采集部分和处理部分的接口,是一种可以获取数字图像信息,并将其存储或是输出的硬件设备。被测物体经过相机的图像获取以及其包含的图像传感器的光电转换,使被摄目标转换成模拟图像信号,而这些信号会经由图像采集卡转换为数字图像信号,并输出到图像处理软件中进行一系列的操作。在其运作的整个过程中,还有许多的基本概念需要我们去了解。

1、A/D转换

上面我们了解到了图像采集卡可以实现模拟信号向数字信号的转换,这对于整个机器视觉系统的图像采集工作起着重要的作用。而机器视觉系统图像采集卡的这一模数转换,就被称为A/D转换,相应的实现转换的组件被称之为A/D转换器。与之相对应的还有D/A转换这一名词,显而易见,D/A转换指的就是数字信号向模拟信号的转换了。

2、传输通道数

在工业生产检测过程中,很多时候是需要多台视觉系统同时运作,才能保证一定的效率。因此,为了可以满足系统运行的需要,一般情况下,机器视觉系统图像采集卡可以同时对多个相机进行A/D转换。传输通道数就是指的就是利用同一块图像采集卡同时进行转换的数目。

3、采样频率

采样频率是机器视觉系统图像采集卡的一个主要的技术指标,它指的是图像采集卡在采集图像信息时的频率,反映了采集卡处理图像的速度与能力。尤其是在进行高速图像采集时,采样频率是决定选择什么样的图像采集卡的重要参数。

4、帧和场

一个视频信号可以被通过对于一系列帧进行渐进采样,也可以通过对于一个序列的隔行扫描的场进行隔行扫描采样,而在这个隔行扫描采样的视频序列里,一帧的一半的数据是在每个时间采样间隔进行采样的。

 

 

 

 

 

特点

 

在电脑上通过图像采集卡可以接收来自视频输入端的模拟视频信号,对该信号进行采集、量化成数字信号,然后压缩编码成数字视频。大多数图像采集卡都具备硬件压缩的功能,在采集视频信号时首先在卡上对视频信号进行压缩,然后再通过PCI接口把压缩的视频数据传送到主机上。一般的PC视频采集卡采用帧内压缩的算法把数字化的视频存储成AVI文件,高档一些的视频采集卡还能直接把采集到的数字视频数据实时压缩成MPEG-1格式的文件。

 

  由于模拟视频输入端可以提供不间断的信息源,视频采集卡要采集模拟视频序列中的每帧图像,并在采集下一帧图像之前把这些数据传入PC系统。因此,实现实时采集的关键是每一帧所需的处理时间。如果每帧视频图像的处理时间超过相邻两帧之间的相隔时间,则要出现数据的丢失,也即丢帧现象。采集卡都是把获取的视频序列先进行压缩处理,然后再存入硬盘,也就是说视频序列的获取和压缩是在一起完成的,免除了再次进行压缩处理的不便。不同档次的采集卡具有不同质量的采集压缩性能。