机器视觉组成及图像采集（机器视觉系统中的图像采集单元）

机器视觉系统中的图像采集单元

采集，采即采样，集即集合，是模拟量转换成数字量的一种处理方式（算法）。

图像采集，就是从视频信号中“抓取”图像帧，早期图像采集设备也称为帧存器。

图像采样频率越高，采样获得的数据量越大，图像的空间分辨率也就越高。根据采样定理，采样频率必须大于或等于源图像中最高频率分量的两倍，才能恢复图像。实际中一般使用高频率分量的5~10倍作为采样频率，避免采样不足而图像不清晰。

采样率的经验公式：

数字设备采样率＞数码相机的帧率；

模拟设备采样率≥1.2*分辨率*帧率。

一、图像采集卡的作用

图像采集单元的最重要元件是图像采集卡。图像采集卡主要是针对模拟视频信号的数字量转化，并传送给计算机进行处理，相当于PLC控制系统中的A/D模块。

除此之外，图像采集卡还有图像分析、处理功能，对相机进行有效控制。

图像采集卡是模拟信号相机与计算机之间视频信号传输的桥梁。当然，有时它也脱离计算机而独立使用。

二、直连相机与数字接口卡

如今先进的工业数码相机，则不需要图像采集卡，因为数码相机输出的直接就是数字信号。

数字视频有两类数字接口传输数据。一类是与计算机直接连接式的数字接口，如IEEE1394、USB、GigE等。一类则通常需要接口卡，如LVDS/RS-422、Channel Link、Camera Link等。

在使用NI视觉驱动GigE千兆以太网相机时，一般建议使用Intel芯片的网卡。

目前，在机器视觉行业中，传统的模拟图像采集卡仍因其低廉的价格和大量模拟相机的存在而被大量使用。

再者，直连相机的精度（因减少数据传输量而有损压缩）和受控制性（无法通过计算机发送指令控制其行为）对机器视觉的应用大打折扣。

三、图像采集卡的参数

图像采集卡的参数应注意其支持的接口标准、图像类型、通道数、图像分辨率、帧率、同步、触发、计算机的总线接口等。

图像采集卡有多种总线形式，主要有：PCI、PCI Express、PXI、AGP、ISA、PC104Plus、CompactPCI、VME等。

使用非标准图像采集卡时，应仔细研究其使用说明书。