圖像采集卡的功能及作用

一般來說，機(jī)器視覺系統(tǒng)包括了照明系統(tǒng)、鏡頭、攝像系統(tǒng)、采集卡、圖像處理卡和圖像處理系統(tǒng)。對(duì)于每一個(gè)應(yīng)用，我們都需要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機(jī)、檢測(cè)目標(biāo)的尺寸還是檢測(cè)目標(biāo)有無缺陷、視場(chǎng)需要多大、分辨率需要多高、對(duì)比度需要多大等。從功能上來講，典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動(dòng)控制部分三大部分。圖像采集部分主要由LED光源、工業(yè)鏡頭以及工業(yè)相機(jī)互相配合組合而成，而圖像處理部分則是由圖像處理軟件來實(shí)現(xiàn)，因此，在原理結(jié)構(gòu)上，圖像采集卡連接著工業(yè)相機(jī)與圖像處理軟件。下面，我們就來了解一下什么圖像采集卡，同時(shí)，也對(duì)其相關(guān)的名詞進(jìn)行一定的解釋。

首先我們要了解什么是圖像采集卡，正如上文所說，圖像采集卡是圖像采集部分和處理部分的聯(lián)通器件，是一種可以獲取數(shù)字圖像信息，并將其存儲(chǔ)或是輸出的硬件設(shè)備。被測(cè)物體經(jīng)過相機(jī)的圖像獲取以及其包含的圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換，使被攝目標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬圖像信號(hào)，而這些信號(hào)會(huì)經(jīng)由圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，并輸出到圖像處理軟件中進(jìn)行一系列的操作。在其運(yùn)作的整個(gè)過程中，還有許多的基本概念需要我們?nèi)チ私狻?/span>

1、A/D轉(zhuǎn)換

   上面我們了解到了圖像采集卡可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這對(duì)于整個(gè)機(jī)器視覺系統(tǒng)的圖像采集工作起著重要的作用。而機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像采集卡的這一模數(shù)轉(zhuǎn)換，就被稱為A/D轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的組件被稱之為A/D轉(zhuǎn)換器。與之相對(duì)應(yīng)的還有D/A轉(zhuǎn)換這一名詞，顯而易見，D/A轉(zhuǎn)換指的就是數(shù)字信號(hào)向模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換了。

2、傳輸通道數(shù)

   在工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)過程中，很多時(shí)候是需要多臺(tái)視覺系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)作，才能保證一定的效率。因此，為了可以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要，一般情況下，機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像采集卡可以同時(shí)對(duì)多個(gè)相機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。傳輸通道數(shù)就是指的就是利用同一塊圖像采集卡同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的數(shù)目。朗銳智科系列圖像采集卡全方位為用戶著想，充分考慮用戶需求，研發(fā)生產(chǎn)的采集卡可選傳輸通道有單通道、雙通道、四通道等模式可供用戶選擇。

3、采樣頻率

   采樣頻率是機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像采集卡的一個(gè)主要的技術(shù)指標(biāo)，它指的是圖像采集卡在采集圖像信息時(shí)的頻率，反映了采集卡處理圖像的速度與能力。尤其是在進(jìn)行高速圖像采集時(shí)，采樣頻率是決定選擇什么樣的圖像采集卡的重要參數(shù)。

4、幀和場(chǎng)

   一個(gè)視頻信號(hào)可以被通過對(duì)于一系列幀進(jìn)行漸進(jìn)采樣，也可以通過對(duì)于一個(gè)序列的隔行掃描的場(chǎng)進(jìn)行隔行掃描采樣，而在這個(gè)隔行掃描采樣的視頻序列里，一幀的一半的數(shù)據(jù)是在每個(gè)時(shí)間采樣間隔進(jìn)行采樣的。

特點(diǎn)

   在電腦上通過圖像采集卡可以接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集、量化成數(shù)字信號(hào)，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻。大多數(shù)圖像采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號(hào)時(shí)首先在卡上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后再通過PCI接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)上。一般的PC視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲(chǔ)成AVI文件，高檔一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮成MPEG-1格式的文件。

   由于模擬視頻輸入端可以提供不間斷的信息源，視頻采集卡要采集模擬視頻序列中的每幀圖像，并在采集下一幀圖像之前把這些數(shù)據(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集的關(guān)鍵是每一幀所需的處理時(shí)間。如果每幀視頻圖像的處理時(shí)間超過相鄰兩幀之間的相隔時(shí)間，則要出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，也即丟幀現(xiàn)象。采集卡都是把獲取的視頻序列先進(jìn)行壓縮處理，然后再存入硬盤，也就是說視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進(jìn)行壓縮處理的不便。不同檔次的采集卡具有不同質(zhì)量的采集壓縮性能。