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分类: C/C++

2011-11-28 11:24:30

谈计算机视觉任务中的图像采集卡
 
图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分,其主要功能是对相机所输出的视频数据进行实时的采集,并提供与PC的高速接口.


一、图像采集卡的基本概念
1、图像采集卡(Frame Graber)
图像采集卡是图像采集部分和处理部分的接口。图像经过采样、量化以后转换为数字图像并输入、存储到帧存储器的过程,叫做采集、数字化。
2、A/D转换
视频量化处理是指将相机所输出的模拟视频信号转换为PC所能识别的数字信号的过程,即A/D转换。视频信号的量化处理是图像采集处理的重要组成部分。
3、传输通道数(Channel)
采集卡同时对多个相机进行A/D转换的能力。如:2通道、4通道。
4、分辨率
采集卡能支持的最大点阵反映了其分辨率的性能。即,其所能支持的相机最大分辨率。
5、采样频率
采样频率反映了采集卡处理图像的速度和能力。在进行高速图像采集时,需要注意采集卡的采样频率是否满足要求。

6、传输速率
指图像由采集卡到达内存的速度。主流图像采集卡与主板间都采用PCI接口,其理论传输速度为132MB/S。
7、图像格式(像素格式)
(1)黑白图像:通常情况下,图像灰度等级可分为256级,即以8位表示。在对图像灰度有更精确要求时,可用10位,12位等来表示。
(2)彩色图像:彩色图像可由RGB(YUV)3种色彩组合而成,根据其亮度级别的不同有8-8-8,10-10-10等格式。

8、图像采集卡附加功能
相机触发功能
灯源控制功能
基本I/O功能
相机复位功能
相机时序输出功能

9、 颜色空间
对一种颜色进行编码的方法统称为“颜色空间”或“色域”(Color Space)。
——RGB(16位/24位/32位)
——YUV(YCbCr)
——其他(HSV、CMYK、数码相机自定义格式等)
——Alpha通道
10、 帧和场
——标准的模拟视频信号是隔行信号,一帧分成两场
——偶数场包含所有的偶数行(0, 2, . . . )
——奇数场包含所有的奇数行(1, 3, . . . )
——采集和传输的过程中使用的是场,而不是帧
——一帧图像的两场之间有时间差


二、图像采集卡基本原理

1、视野(FOV)或现场是相机及光学系统“看”到的真实世界的具体部分。

2、CCD芯片将光能转化为电能。
3、相机将此信息以模拟信号的格式输出至图像采集卡。
4、AD – 转换器将模拟信号转换成 8 位(或多位)的数字信号。每个象素独立地把光强以灰度值(Gray level)的形式表达。
5、这些光强值从CCD芯片的矩阵中被存储在内存的矩阵数据结构中。



三、视觉系统成象原理

灰度值(Gray Level)—— 象素光强弱信息的表示灰度值为真实世界图像量化的表现方法。通常灰度值从最黑到最白为0 - 255。光线进入CCD象素,如果光强达到CCD感应的极限,此象素为纯白色。对应于内存中该象素灰度值为255。如果完全没有光线进入CCD象素,此象素为纯黑色。对应于内存中该象素灰度值为0。



四、图像采集卡的组成

• 视频输入模块;
• 模数转换(A/D)模块;
• 时序及采集控制模块;
• 图像处理模块;
• 总线接口及控制模块;
• 输出及控制模块

五、图像采集卡分类

1、依据输入信号类型可以分为
模拟制式图像采集卡
数字图像采集卡

2、依据功能可以区分为
单纯功能的图像采集卡
集成图像处理功能的采集卡


六、图像采集卡的基本技术参数
 输入接口:数字 ,模拟;

• 灰度等级;

• 分辨率;

• 带宽;

• 传输速率;


七、板卡硬件发展趋势

1、传统图像采集卡(A/D转换)最终将被淘汰

2、CAMERALINK,FIREWIRE等数字接口采集卡很快将被广泛使用

 

转载: http://hi.baidu.com/baodao/blog/item/d29e820a6849392ab1351da1.html

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