機(jī)器視覺系統(tǒng)中的圖像采集單元

采集，采即采樣，集即集合，是模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的一種處理方式（算法）。

圖像采集，就是從視頻信號(hào)中“抓取”圖像幀，早期圖像采集設(shè)備也稱為幀存器。

圖像采樣頻率越高，采樣獲得的數(shù)據(jù)量越大，圖像的空間分辨率也就越高。根據(jù)采樣定理，采樣頻率必須大于或等于源圖像中最高頻率分量的兩倍，才能恢復(fù)圖像。實(shí)際中一般使用高頻率分量的5~10倍作為采樣頻率，避免采樣不足而圖像不清晰。

采樣率的經(jīng)驗(yàn)公式：

數(shù)字設(shè)備采樣率＞數(shù)碼相機(jī)的幀率；

模擬設(shè)備采樣率≥1.2*分辨率*幀率。

一、圖像采集卡的作用

圖像采集單元的最重要元件是圖像采集卡。圖像采集卡主要是針對(duì)模擬視頻信號(hào)的數(shù)字量轉(zhuǎn)化，并傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，相當(dāng)于PLC控制系統(tǒng)中的A/D模塊。

除此之外，圖像采集卡還有圖像分析、處理功能，對(duì)相機(jī)進(jìn)行有效控制。

圖像采集卡是模擬信號(hào)相機(jī)與計(jì)算機(jī)之間視頻信號(hào)傳輸?shù)臉蛄?。?dāng)然，有時(shí)它也脫離計(jì)算機(jī)而獨(dú)立使用。

二、直連相機(jī)與數(shù)字接口卡

如今先進(jìn)的工業(yè)數(shù)碼相機(jī)，則不需要圖像采集卡，因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)輸出的直接就是數(shù)字信號(hào)。

數(shù)字視頻有兩類數(shù)字接口傳輸數(shù)據(jù)。一類是與計(jì)算機(jī)直接連接式的數(shù)字接口，如IEEE1394、USB、GigE等。一類則通常需要接口卡，如LVDS/RS-422、Channel Link、Camera Link等。

在使用NI視覺驅(qū)動(dòng)GigE千兆以太網(wǎng)相機(jī)時(shí)，一般建議使用Intel芯片的網(wǎng)卡。

目前，在機(jī)器視覺行業(yè)中，傳統(tǒng)的模擬圖像采集卡仍因其低廉的價(jià)格和大量模擬相機(jī)的存在而被大量使用。

再者，直連相機(jī)的精度（因減少數(shù)據(jù)傳輸量而有損壓縮）和受控制性（無(wú)法通過計(jì)算機(jī)發(fā)送指令控制其行為）對(duì)機(jī)器視覺的應(yīng)用大打折扣。

三、圖像采集卡的參數(shù)

圖像采集卡的參數(shù)應(yīng)注意其支持的接口標(biāo)準(zhǔn)、圖像類型、通道數(shù)、圖像分辨率、幀率、同步、觸發(fā)、計(jì)算機(jī)的總線接口等。

圖像采集卡有多種總線形式，主要有：PCI、PCI Express、PXI、AGP、ISA、PC104Plus、CompactPCI、VME等。

使用非標(biāo)準(zhǔn)圖像采集卡時(shí)，應(yīng)仔細(xì)研究其使用說明書。