一文帶你了解圖像采集卡

  圖像采集卡通常以插入卡的形式安裝在PC中，圖像采集卡的主要工作是把相機輸出的圖像輸送給電腦主機。它將來自相機的模擬或數字信號轉換成一定格式的圖像數據流，同時它可以控制相機的一些參數，比如觸發信號，曝光/積分時間，快門速度等。圖像采集卡通常有不同的硬件結構以針對不同類型的相機，同時也有不同的總線形式，比如PCI、PCI64、Compact PCI，PC104，ISA等。

圖像采集卡是一種可以獲取數字化視頻圖像信息，并將其存儲和播放出來的硬件設備。它是連接著工業相機與圖像處理軟件。它將圖像采集部分所獲取的模擬信號進行AD轉換，再將經轉換后的數字信號經過PCI總線實時傳輸到圖像處理環節。

圖像采集卡的基本概念

1、圖像采集卡（Frame Graber）

      圖像采集卡是圖像采集部分和處理部分的接口。圖像經過采樣、量化以后轉換為數字圖像并輸入、存儲到幀存儲器的過程，叫做采集、數字化。

2、A/D轉換

      視頻量化處理是指將相機所輸出的模擬視頻信號轉換為PC所能識別的數字信號的過程，即A/D轉換。視頻信號的量化處理是圖像采集處理的重要組成部分。

3、傳輸通道數（Channel）

      采集卡同時對多個相機進行A/D轉換的能力。如：2通道、4通道。

4、分辨率

      采集卡能支持的最大點陣反映了其分辨率的性能。即，其所能支持的相機最大分辨率。

5、采樣頻率

      采樣頻率反映了采集卡處理圖像的速度和能力。在進行高速圖像采集時，需要注意采集卡的采樣頻率是否滿足要求。

6、傳輸速率

      指圖像由采集卡到達內存的速度。普通PCI接口理論傳輸速度為132MB/S，PCI-E，PCI-X是更高速的總線接口。

7、圖像格式（像素格式）

      (1) 黑白圖像：通常情況下，圖像灰度等級可分為256級，即以8位表示。在對圖像灰度有更精確要求時，可用10位，12位等來表示。

      (2) 彩色圖像：彩色圖像可由RGB（YUV）3種色彩組合而成，根據其亮度級別的不同有8－8－8，10－10－10等格式。

8、顏色空間

      對一種顏色進行編碼的方法統稱為“顏色空間”或“色域”(Color Space)。

      ——RGB(16位/24位/32位)

     ——YUV(YCbCr)

     ——其他(HSV、CMYK、數碼相機自定義格式等)

     ——Alpha通道

9、幀和場

     ——標準的模擬視頻信號是隔行信號，一幀分成兩場

     ——偶數場包含所有的偶數行(0, 2, . . . )

     ——奇數場包含所有的奇數行(1, 3, . . . )

     ——采集和傳輸的過程中使用的是場，而不是幀

     ——一幀圖像的兩場之間有時間差

圖像采集卡的三種不同工作模式

1、PLL(Phase Lock Loop)模式：相機向采集卡提供A/D 轉換的時鐘信號，此時鐘信號來自相機輸出的Video 信號，HS 和VS 同步信號可以有三種來源：composite video，composite sync，separate sync;

2、XTAL 模式：圖像采集卡給相機提供時鐘信號以及HD/VD 信號，并用提供的時鐘信號作為A/D 轉換的時鐘，但同步信號仍可用相機輸出的HS/VS;

3、VScan 模式：由相機向分別卡提供Pixel Clock 信號、HS 和VS 信號。