圖像采集卡

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圖像采集卡的工作原理、發展歷史及在機器視覺系統中的地位

ROC先生：目前常用的采集卡主要分圖象采集卡和視頻壓縮卡；圖像采集卡按照信號方式分為模擬卡和數字卡；模擬采集卡的 主要功能就是A/D轉換和數據傳輸。國內開發公司主要是大恆、中自、微視三家，應該說大家都是源於一家－－中科院自動化所。目前每個公司主要的研究方向還 是圖像采集卡，但也開始涉及攝像頭等產品。目前廣東有很多采集卡生產廠；同時國外的數字圖像卡廠家也在生產， 如matrox、EPIX 、Euresys、Coreco、I2S。有人強調，I2S的板卡好像不在國內銷售 ，只要針對歐洲市場

 

 

圖像采集卡在機器視覺系統中的地位

機器視覺：應該說圖像采集卡在機器視覺系統中起到一個橋梁作用。雖然有些數字攝像機如USB2.0的攝像機已經不需要特 殊的圖像采集卡了，但大多少專業的機器視覺系統還是要使用專門的采集卡。這裡就要談談數字采集卡的分類。數字采集卡大概有幾種類型，主要是按圖像數據傳輸 格式劃分，通用的有1394卡，前幾年常用的有 channel Link 格式的，RS－644 ；最新出現的有千兆網形式的，有把CameraLink轉為千兆網傳輸的，也有直接是千兆網傳輸的攝像機。圖像采集卡在機器視覺系 統中有時也起到控制作用，比如原來Matrox的meteorII，就沒有外觸發控制功能，使用起來非常不方便，現在大多卡都可以直接使用外觸發采圖控 制，這樣就可以准確地采集圖像了，比如流水線上有物體過來時才進行圖象采集，這就需要外觸發控制，能控制不僅可以提高准確性，也能減少對計算機資源的佔用 還有。采集控制對圖象質量也有一定的影響，這就是采集卡的控制使用了。

 

采集卡的好壞如何評判

深思熟慮：卡好不好不是僅僅從功能角度來評價的，SDK也是需要考慮的一個因素，還有兼容性問題等等，現在的 CameraLink形式的好像兼容性大大提高了。兼容性，不僅僅是與攝象機之間的，還有與底板之間的，還有1394形式兼容性也很好，甚至有時會遇到與 顯示之間的兼容性問題，這就是系統設計的問題啦，原來模擬形式的卡兼容性的問題更嚴重些 ，有時，顯卡、主板等對卡的兼容性也會產生影響。另外，在選擇采集卡的時候，根據自己功能需要，同時注意兼容性問題和開發方便性就好。

 

圖像采集卡與圖像處理軟件的關系

在這個問題上，專家們認為，圖象采集卡主要是圖象采集功能，采集方式通常軟件控制，至於圖象進一步處理，通常是在圖象采集之後進行的，圖像卡所 帶的SDK直接影響圖像采集控制軟件的設計方式。模擬采集卡會影響圖像質量，一般數字卡不會，數字采集卡一般只是把數字攝像機采集好的圖像數據傳輸到處理 器內存中而已。數字卡要說對圖像質量的影響只能說是在抗干擾方面做的好不好啦。比如會丟幀或數據破壞。至於數據破壞問題，一般會在資源佔有不合理時候會存 在。與外界信號干擾及數據線長度有很大關系。丟幀主要是速率問題。那就要在系統設計方面下功夫了。圖像產生鋸齒通常是分辨率問題。這個問題就涉及到具體的 攝像機和卡的型號啦。

 

關於千兆網卡的發展

千兆網卡是個很好的東西，但目前好像可靠性還有待提高。千兆網除了高速外，還有一個優點就是抗干擾，安全和長度方面目前 沒有限制，而且可以多機並行處理。工業現場比較復雜，尤其有很多外界的信號干擾，如果這個時候使用的是非屏蔽線就可能遇到數據破壞問題。至於千兆網卡的距 離傳輸問題，能傳多遠要看好幾方面的因素， 如外界干擾、交換機、網線、網卡、cameraLink線等都會影響傳輸距離。CameraLink線的質量也非常重要，國產的一般不能用。光纖的連接有 活動連接和固定連接，處理不好都會影響。

相機外同步和內同步問題討論

專家介紹說，外同步通常是針對外部信號觸發控制使用，應該是多相機同步采集時吧，一般做工業現場的在線視覺系統都會盡量 用外同步信號采圖，外觸發采圖可以精確到微妙級，單相機外觸發采集也存在同步問題。尤其是高速運動目標的檢測。單相機外觸發采集也存在同步問題，這樣才能 准確地在目標到來的一瞬間采集到圖像，而軟件控制采集的時間准確性則差得比較多。相機和光源之間是另外一回事，與采集卡的關系並不大。

圖像采集卡的技術發展現狀與發展趨勢

ROGER：低端的采集卡是否會被標准數字接口取代的問題，似乎存有爭議。有人認為，只要標准的模擬相機存在，低端采集卡就會存在。在國內低端的設備還 是大有市場的，除非高端的把價格降下來。而張裕認為，對於低端采集卡的市場前景並不是很樂觀。據數據統計，雖然采集卡的數量一直到2009年都會持續增 長，但是邊際利潤卻再不斷下降。而且，IEEE1394發展也比較迅猛，千兆網卡的應用時代也很快會到來。當然，數字相機如何應用在工業領域還是會存在一 些問題。同時，采集卡的應用發展還要受到控制和成本的問題。在特定的領域裡，采集卡還是唯一的選擇。相信在相當長的時期內，工業流水線還是需要大量的模擬 卡。而且采集卡在高校和科研機構還是很有市場的，他們不需要工業環境。另外，模擬攝像機在監控方面用得量很大，所以很便宜，在低成本方面模擬像機還是會有 優勢的。當然，從長遠發展看，智能像機將會對低端設備產生很大沖擊，因而對采集卡市場是不小的沖擊。

 

 

至於國內的技術發展，可以說，國內公司完全有能力開發自己的數字采集卡和攝像機。我們有很好的研發隊伍，但變不成商品。 國內的研發帶有一定的盲目性，也是現實。不是制造能力差，是缺乏制造精品的意識。國內研發在用戶接口界面上也存在一定的問題。變不成商品的主要因素是產品 層次不合理，所以不知道該怎麼制造了。應該說研發與制造都有問題吧。研發投入是一個問題，國內主要還是為了產品而開發，國外卻更多是基於應用而開發。但我 認為目前國內對有限的產品開發應該首先確立層次應用，這樣才便於量產。如果不能提供很好的應用方案，成為主導怕很艱難。國內的工業自動化水平提高到一定階 段，機器視覺行業才能有大發展。