什么是图像采集卡 图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。图象经过采样、量化以后转换为数字图象并输入、存储到帧存储器的过程，叫做采集。由于图像信号的传输需要很高的传输速度，通用的传输接口不能满足要求，因此需要图像采集卡。图像采集卡还提供数字I/O的功能。 由于通过高速PCI总线可实现直接采集图象到VGA显存或主机系统内存，这不仅可以使图象直接采集到VGA，实现单屏工作方式，而且可以利用PC机内存的可扩展性，实现所需数量的序列图象逐帧连续采集，进行序列图象处理分析。此外，由于图象可直接采集到主机内存，图象处理可直接在内存中进行，因此图象处理的速度随CPU速度的不断提高而得到提高，因而使得对主机内存的图象进行并行实时处理成为可能。 图象速率及采集的计算公式 帧图像大小(Image Size)：W×H(长×宽)---您必须首先了解：需要采集多大的图象尺寸? 颜色深度∶d(比特数)---希望采集到的图象颜色(8Bit灰度图象还是16/24/32Bit真彩色) 帧 速∶f---标准PAL制当然就是25帧，非标准就没准了!500-1000帧都有可能 数 据 量∶Q(MB)---图象信号的数据量 采 样 率∶A(MB)---采集卡的采样率，通过其产品手册可知 计算公式∶ Q=W×H×f×d/8 判断标准∶如果A>Q×1.2，则该采集卡能够胜任采集工作。 图像采集卡基本概念 图像采集卡用来采集DV或其他视频信号到电脑里进行编辑、刻录的板卡硬件。 图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。图象经过采样、量化以后转换为数字图象并输入、存储到帧存储器的过程，叫做采集。由于图像信号的传输需要很高的传输速度，通用的传输接口不能满足要求，因此需要图像采集卡。图像采集卡还提供数字I/O的功能。 由于通过高速PCI总线可实现直接采集图象到VGA显存或主机系统内存，这不仅可以使图象直接采集到VGA[1]，实现单屏工作方式，而且可以利用PC机内存的可扩展性，实现所需数量的序列图象逐帧连续采集，进行序列图象处理分析。此外，由于图象可直接采集到主机内存，图象处理可直接在内存中进行，因此图象处理的速度随CPU速度的不断提高而得到提高，因而使得对主机内存的图象进行并行实时处理成为可能。 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{zd0}点阵反映了其分辨率的性能。即，其所能支持的相机{zd0}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xx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、 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 9、 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 图像采集卡工作原理 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。 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xx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。 图像采集卡组成 • 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 图象速率及采集的计算公式 帧图像大小(Image Size)：W×H(长×宽)---您必须首先了解：需要采集多大的图象尺寸? 颜色深度∶d(比特数)---希望采集到的图象颜色(8Bit灰度图象还是16/24/32Bit真彩色) 帧 速∶f---标准PAL制当然就是25帧，非标准就没准了!500-1000帧都有可能 数 据 量∶Q(MB)---图象信号的数据量 采 样 率∶A(MB)---采集卡的采样率，通过其产品手册可知 计算公式∶ Q=W×H×f×d/8 判断标准∶如果A>Q×1.2，则该采集卡能够胜任采集工作。 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 图像采集卡基本技术参数 • 输入接口：数字 ，模拟; • 灰度等级; • 分辨率; • 带宽; • 传输速率; 应用：图像采集卡有什么用 在工业检测，交通道路，医学，军事以及科研等系统中，输入/输出的控制很重要。系统中常要根据处理过程的需要来决定摄像机的拍摄时间。如果采用了可重设的摄像机，需要产生重设信号。在一些系统中，由于需要设定拍摄的帧率，应该有像素时钟发生器。外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可以保证不同设备输出的视频信号具有相同的帧行起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号或复合视频信号。如果图像采集卡已经具有数字 I/ O功能，能够产生摄像机和其他电子设备所需的选通、触发及其他电子信号，对系统是很有用的，否则将需要独立的数字 I/ O卡。 ● 教育课件录制、多媒体录播录像、会议录制、视频会议，远程教育培训 ● 大屏幕拼接、电视墙行业、虚拟演播室、虚拟现实、工控、游戏机等设备 ● 安检X光机、雷达图像信号、VDR纪录仪、医疗X光机、CT机、胃肠机、xx镜等 ● VGA相机、VGA摄像机等VGA信号、RGB信号输出设备的图像采集和处理 |
