圖像采集卡

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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。

A/D转换过程

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；