解析機器視覺系統圖像采集卡

機器視覺技術是目前工業生產檢測、科學科研實驗以及天文生物監測等眾多領域為實現自動化、智能化而采取的應用。整個機器視覺系統分為圖像采集與圖像處理兩大板塊，而圖像采集卡就是連接這兩大板塊的重要組件。同時，由于機器視覺系統圖像采集部分主要由光源、鏡頭以及相機互相配合組合而成，而圖像處理部分則是由圖像處理軟件來實現，因此，在原理結構上，圖像采集卡連接著相機與圖像處理軟件。下面，我們就來了解一下什么圖像采集卡，同時，也對其相關的名詞進行一定的解釋。

圖像采集卡（Image Capture Card），又稱圖像捕捉卡，是一種可以獲取數字化視頻圖像信息，并將其存儲和播放出來的硬件設備。很多圖像采集卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在數字化時同步保存、同步播放。

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接口，是一種可以獲取數字圖像信息，并將其存儲或是輸出的硬件設備。被測物體經過相機的圖像獲取以及其包含的圖像傳感器的光電轉換，使被攝目標轉換成模擬圖像信號，而這些信號會經由圖像采集卡轉換為數字圖像信號，并輸出到圖像處理軟件中進行一系列的操作。在其運作的整個過程中，還有許多的基本概念需要我們去了解。

1、A/D轉換

上面我們了解到了圖像采集卡可以實現模擬信號向數字信號的轉換，這對于整個機器視覺系統的圖像采集工作起著重要的作用。而機器視覺系統圖像采集卡的這一模數轉換，就被稱為A/D轉換，相應的實現轉換的組件被稱之為A/D轉換器。與之相對應的還有D/A轉換這一名詞，顯而易見，D/A轉換指的就是數字信號向模擬信號的轉換了。

2、傳輸通道數

在工業生產檢測過程中，很多時候是需要多臺視覺系統同時運作，才能保證一定的效率。因此，為了可以滿足系統運行的需要，一般情況下，機器視覺系統圖像采集卡可以同時對多個相機進行A/D轉換。傳輸通道數就是指的就是利用同一塊圖像采集卡同時進行轉換的數目。

3、采樣頻率

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

4、幀和場

一個視頻信號可以被通過對于一系列幀進行漸進采樣，也可以通過對于一個序列的隔行掃描的場進行隔行掃描采樣，而在這個隔行掃描采樣的視頻序列里，一幀的一半的數據是在每個時間采樣間隔進行采樣的。

特點

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，對該信號進行采集、量化成數字信號，然后壓縮編碼成數字視頻。大多數圖像采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號時首先在卡上對視頻信號進行壓縮，然后再通過PCI接口把壓縮的視頻數據傳送到主機上。一般的PC視頻采集卡采用幀內壓縮的算法把數字化的視頻存儲成**I文件，高檔一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數字視頻數據實時壓縮成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據傳入PC系統。因此，實現實時采集的關鍵是每一幀所需的處理時間。如果每幀視頻圖像的處理時間*過相鄰兩幀之間的相隔時間，則要出現數據的丟失，也即丟幀現象。采集卡都是把獲取的視頻序列*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，免除了再次進行壓縮處理的不便。不同檔次的采集卡具有不同質量的采集壓縮性能。