機器視覺硬體

2022-05-18 01:12:57 字數 1945 閱讀 5541

影象採集卡

影象卡工作原理是將攝像機等輸入的模擬影象訊號經過a/d轉換,或將數字攝像機的輸出訊號,通過計算機匯流排傳輸到計算機記憶體或視訊記憶體,計算機可以對現場採集的影象進行實時處理和儲存。

我公司研製和生產的影象採集卡是基於pci匯流排、pc/104-plus匯流排、pci-e匯流排和mini pci匯流排。對於模擬訊號輸出的攝像機,pal製電視訊號每幀有用的掃瞄行是576,因此pal制的最高垂直解析度為576,pal制訊號通常為4:3,因此模擬影象採集卡的解析度一般為768×576。

對於ntsc制訊號,解析度為640×480。由於標準**訊號是隔行掃瞄,在數位化的過程中每幀影象分成兩場,奇數場和偶數場,兩場之間相差20ms,每場的解析度是288行或240行。對於高速運動的物體,按幀方式採集影象後有拖尾的現象,要解決這一問題需要採用僅採集一場並縮短**時間的方法,或採用數字逐行攝像機並縮短**時間的方案。

我公司生產的不同型號影象卡的區別主要表現在輸入訊號、影象質量、匯流排形式、處理功能等方面。對於模擬影象卡,一般有復合**輸入、s-video即(y/c)輸入,rgb輸入、ypbpr輸入等。影象質量由於不同板卡使用的晶元及設計的不同有較大差異。

同時,不同用途的影象卡影象質量及**也有很大的差別。目前使用較多的匯流排有pci、pc/104-plus、 pci-e、mini pci及筆記本所用的pcmcia匯流排。pci匯流排使用最多,多數pc機及工控機均使用pci匯流排,pci匯流排的缺點是匯流排使用金手指抗震動能力不強,匯流排帶寬限133mb/s,對於大量資料無法傳輸。

pci-express是近幾年新發展的計算機匯流排,pci-express有×1、×2、×4、×8、×16多個版本,×1匯流排頻寬為256mb/s, ×16為4096mb/s,由於pci-express具有高頻寬的優勢,支援pci-express匯流排的主機板越來越多。pc/104-plus採用多排插針及定位螺釘,抗震動能力大大加強,目前一些工控機使用該匯流排,比較適合於嵌入式系統。mini pci 是pci的變形,可以使得整個系統體積更小。

pcmcia是筆記本使用的匯流排,目前pcmcia匯流排的影象卡種類不多。

數字影象採集卡採集數字攝像機的輸出訊號,有lvds、camera link兩種**匯流排方式,兩者均是國際商用標準。

線陣相機

線陣相機顧名思義就是取像是成線性的。它的感測器是成線型的。

舉個例子:比如面陣相機的解析度是640*480就是說這個相機橫向有640個像元,縱向有480個像元。

而線陣相機解析度只體現在橫向,比如2048畫素的線陣相機就是說橫向有2048個像元,縱向大多數為1。(rgb相機和tdi相機除外)

關於線陣相機的感測器

70年代大多數使用的是mos,而從70年代末ccd開始迅速發展,一直到現在也是主流,cmos大概是在80年代中期開始出現的,但是隨著技術的發展ccd的取像速度要低於cmos,而且直到2023年以前cmos的感測器**要高於ccd,從2023年以後幾家主要的相機製造商都已經大力開發cmos的相機了,並且也得到了不少的實際應用。

鄙人認為,以後的線陣相機主流將是cmos的感測器。(這兩種感測器的優缺點大家可以到網上找,主要是取像速度和敏感度的差異)

線陣相機的幾個重要引數

resolution:畫素數,感測器上有多少個像元。

max data rate(應該叫相機時鐘吧):意思是相機每秒可以採取最大的資料量

linerate行頻:意思是每秒鐘相機最大可以採取多少行影像

比如畫素為8192*1,data rate為160mhz,那麼此相機的行頻就是160m/8192= 19000line/sec

每秒鐘最大可以取像19000行,橫向為8192pixel,縱向為19000pixel, 1秒鐘取得的這幅影象大小大概為160m

還有就是像元的大小和鏡頭的尺寸。一般ccd的像元大小最小為5um,再小好像做不出來,而且感光度也差,cmos的像元可以比ccd小近一倍。

相機的選擇十分重要,直接關係到整體裝置的成本,畫素多就要採用大的鏡頭,資料量大就要採用傳輸率大的資料線,還需要影象處理卡,資料量大對運算要求也高,對計算機的要求也高。

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