图像采集卡

 

图像采集卡的工作原理、发展历史及在机器视觉系统中的地位

ROC先生：目前常用的采集卡主要分图象采集卡和视频压缩卡；图像采集卡按照信号方式分为模拟卡和数字卡；模拟采集卡的 主要功能就是A/D转换和数据传输。国内开发公司主要是大恒、中自、微视三家，应该说大家都是源于一家－－中科院自动化所。目前每个公司主要的研究方向还 是图像采集卡，但也开始涉及摄像头等产品。目前广东有很多采集卡生产厂；同时国外的数字图像卡厂家也在生产， 如matrox、EPIX 、Euresys、Coreco、I2S。有人强调，I2S的板卡好像不在国内销售 ，只要针对欧洲市场

 

 

图像采集卡在机器视觉系统中的地位

机器视觉：应该说图像采集卡在机器视觉系统中起到一个桥梁作用。虽然有些数字摄像机如USB2.0的摄像机已经不需要特 殊的图像采集卡了，但大多少专业的机器视觉系统还是要使用专门的采集卡。这里就要谈谈数字采集卡的分类。数字采集卡大概有几种类型，主要是按图像数据传输 格式划分，通用的有1394卡，前几年常用的有 channel Link 格式的，RS－644 ；最新出现的有千兆网形式的，有把CameraLink转为千兆网传输的，也有直接是千兆网传输的摄像机。图像采集卡在机器视觉系 统中有时也起到控制作用，比如原来Matrox的meteorII，就没有外触发控制功能，使用起来非常不方便，现在大多卡都可以直接使用外触发采图控 制，这样就可以准确地采集图像了，比如流水线上有物体过来时才进行图象采集，这就需要外触发控制，能控制不仅可以提高准确性，也能减少对计算机资源的占用 还有。采集控制对图象质量也有一定的影响，这就是采集卡的控制使用了。

 

采集卡的好坏如何评判

深思熟虑：卡好不好不是仅仅从功能角度来评价的，SDK也是需要考虑的一个因素，还有兼容性问题等等，现在的 CameraLink形式的好像兼容性大大提高了。兼容性，不仅仅是与摄象机之间的，还有与底板之间的，还有1394形式兼容性也很好，甚至有时会遇到与 显示之间的兼容性问题，这就是系统设计的问题啦，原来模拟形式的卡兼容性的问题更严重些 ，有时，显卡、主板等对卡的兼容性也会产生影响。另外，在选择采集卡的时候，根据自己功能需要，同时注意兼容性问题和开发方便性就好。

 

图像采集卡与图像处理软件的关系

在这个问题上，专家们认为，图象采集卡主要是图象采集功能，采集方式通常软件控制，至于图象进一步处理，通常是在图象采集之后进行的，图像卡所 带的SDK直接影响图像采集控制软件的设计方式。模拟采集卡会影响图像质量，一般数字卡不会，数字采集卡一般只是把数字摄像机采集好的图像数据传输到处理 器内存中而已。数字卡要说对图像质量的影响只能说是在抗干扰方面做的好不好啦。比如会丢帧或数据破坏。至于数据破坏问题，一般会在资源占有不合理时候会存 在。与外界信号干扰及数据线长度有很大关系。丢帧主要是速率问题。那就要在系统设计方面下功夫了。图像产生锯齿通常是分辨率问题。这个问题就涉及到具体的 摄像机和卡的型号啦。

 

关于千兆网卡的发展

千兆网卡是个很好的东西，但目前好像可靠性还有待提高。千兆网除了高速外，还有一个优点就是抗干扰，安全和长度方面目前 没有限制，而且可以多机并行处理。工业现场比较复杂，尤其有很多外界的信号干扰，如果这个时候使用的是非屏蔽线就可能遇到数据破坏问题。至于千兆网卡的距 离传输问题，能传多远要看好几方面的因素， 如外界干扰、交换机、网线、网卡、cameraLink线等都会影响传输距离。CameraLink线的质量也非常重要，国产的一般不能用。光纤的连接有 活动连接和固定连接，处理不好都会影响。

相机外同步和内同步问题讨论

专家介绍说，外同步通常是针对外部信号触发控制使用，应该是多相机同步采集时吧，一般做工业现场的在线视觉系统都会尽量 用外同步信号采图，外触发采图可以精确到微妙级，单相机外触发采集也存在同步问题。尤其是高速运动目标的检测。单相机外触发采集也存在同步问题，这样才能 准确地在目标到来的一瞬间采集到图像，而软件控制采集的时间准确性则差得比较多。相机和光源之间是另外一回事，与采集卡的关系并不大。

图像采集卡的技术发展现状与发展趋势

ROGER：低端的采集卡是否会被标准数字接口取代的问题，似乎存有争议。有人认为，只要标准的模拟相机存在，低端采集卡就会存在。在国内低端的设备还 是大有市场的，除非高端的把价格降下来。而张裕认为，对于低端采集卡的市场前景并不是很乐观。据数据统计，虽然采集卡的数量一直到2009年都会持续增 长，但是边际利润却再不断下降。而且，IEEE1394发展也比较迅猛，千兆网卡的应用时代也很快会到来。当然，数字相机如何应用在工业领域还是会存在一 些问题。同时，采集卡的应用发展还要受到控制和成本的问题。在特定的领域里，采集卡还是唯一的选择。相信在相当长的时期内，工业流水线还是需要大量的模拟 卡。而且采集卡在高校和科研机构还是很有市场的，他们不需要工业环境。另外，模拟摄像机在监控方面用得量很大，所以很便宜，在低成本方面模拟像机还是会有 优势的。当然，从长远发展看，智能像机将会对低端设备产生很大冲击，因而对采集卡市场是不小的冲击。

 

 

至于国内的技术发展，可以说，国内公司完全有能力开发自己的数字采集卡和摄像机。我们有很好的研发队伍，但变不成商品。 国内的研发带有一定的盲目性，也是现实。不是制造能力差，是缺乏制造精品的意识。国内研发在用户接口界面上也存在一定的问题。变不成商品的主要因素是产品 层次不合理，所以不知道该怎么制造了。应该说研发与制造都有问题吧。研发投入是一个问题，国内主要还是为了产品而开发，国外却更多是基于应用而开发。但我 认为目前国内对有限的产品开发应该首先确立层次应用，这样才便于量产。如果不能提供很好的应用方案，成为主导怕很艰难。国内的工业自动化水平提高到一定阶 段，机器视觉行业才能有大发展。