圖像采集卡 – 接口介紹

如今，我們生活在一個數字數據的世界里。幾乎所有的電子設備都使用某種內存來存儲數據，但首先，必須捕獲數據并將其傳輸到存儲器中。在機器視覺行業，傳輸的數據量可能非常大，無法直接傳輸到存儲器。為了解決這個問題，業界開發了圖像采集卡 - 一種將相機連接到電腦的中間卡，可“抓取”相機捕獲的幀，并向存儲設備提供流暢的數據傳輸。這種電子設備允許您捕獲數據并將其轉換為可以進一步處理和存儲的靜態數字幀。

接口

雖然我們的智能設備使用無線連接，但工業領域大多使用有線連接以確保最佳數據速率和整體安全性。機器視覺中的接口很少采用現代接口，每種接口都有其優點和局限性，因此最終決定必須由客戶做出。

Camera Link

Camera Link 是標準工業接口之一。CL的設計充分考慮了堅固性和高性能，可以成為所有價格范圍和各種規格相機的絕佳解決方案——從小型低分辨率相機到具有高幀率和幾百萬像素分辨率的頂級相機。建議使用 Camera Link 接口，數據速率從 100 MB/s 到大約 800 MB/s。要被歸類為符合 Camera Link 標準，組件必須滿足一系列標準。

優點：價格與性能之間的良好平衡，高數據速率，標準化電纜，多種兼容組件。

CoaXPress 2.0

高速接口，是具有高數據吞吐量的多相機應用的完美選擇。CXP-12 接口卡每通道可處理 12.5 Gbps，最多可提供 4 個通道。CoaXPress 2.0 可以充分利用最好的相機，不會出現任何問題或數據限制。長距離的最高數據傳輸率使 CXP-12 成為 MV 領域中獨一無二的接口。

優點：適合要求最高的應用，適用于工業解決方案的堅固連接器，多種兼容相機和其他配件

GigE

千兆以太網或“GigE”是機器視覺中最常用的相機接口。該接口由 2006 年的 GigE 視覺標準定義。GigE的當前版本能夠在長達100米的距離內處理數據吞吐率（高達120 MB/s）。GigE應用易于設置，尤其是帶有PoE（以太網供電）的相機，允許使用單根電纜傳輸數據并為相機供電。帶有標準RJ-45插頭的千兆以太網通常是集成商的首選。GigE的擴展卡允許您在設置中添加2或4個相機，并配備PoE（以太網供電）等功能。

USB 3

在過去的幾年中，USB 已發展成為機器視覺領域最常用的標準之一。易于設置、熟悉的插頭格式和整體出色的性能使其成為各種機器視覺應用的通用選擇。自推出以來，USB 經歷了一些改進，其中最主要的改進是USB 3.0的推出 - 更高的性能和更高的穩健性使USB 3.0 成為機器視覺應用中更理想的選擇。USB 3.0的第二個重要事件是USB3 Vision 標準的正式發布。該標準于2013 年1 月推出，可確保兼容組件滿足嚴格要求并提供最高性能。雖然USB相機不需要明確的幀抓取器，但有時可能需要擴展卡來設置多相機系統。有2、3 或4 個獨立端口的卡可供選擇。

優點：帶寬高達 350 MB/s，與其他組件具有高兼容性，穩定性和出色的錯誤處理能力

PCI

由于圖像采集卡將相機和電腦連接在一起，因此確保數據能夠高效傳輸到電腦非常重要。當前標準PCIe x4（外圍組件互連高速協議）可實現極高的性能和可靠性，但您的主機必須與 PCIe x4兼容才能建立穩健高效的數據流。

預處理

為了部分緩解 CPU 端的計算壓力，圖像采集器可以預處理傳入的圖像數據。接口卡中的現代預處理功能可以安全地傳輸獲取的數據而不會造成質量損失。壓縮或自動選擇圖像區域（感興趣區域，ROI）等功能可以減輕主機的壓力并使整個處理過程更加順暢。

FPGA

顧名思義，現場可編程門陣列使集成商能夠根據當前系統的需求對卡進行編程。FPGA 的高效高性能電路在最苛刻的應用中尤其重要。

一些可用的預處理可能性

? 高質量去馬賽克

? 查找表 (LUT)

? 鏡像、翻轉、圖像旋轉

? 壞點補償

? 白平衡

? 壞點補償

? 陰影校正

? 刪除模糊區域

? 通過平均或使用不同的濾波器（例如平滑濾波器）來減少圖像中的噪聲

? 高動態范圍 (HDR) 可補償圖像中過亮或過暗的區域

? 通過幾何校正來規范結構的形狀，例如通過仿射變換

? 增加對比度，例如通過在圖像采集期間使用查找表 (LUT) 以及直方圖平坦化或拉伸

? 色彩空間轉換

? 過濾