一文带你了解图像采集卡

  图像采集卡通常以插入卡的形式安装在PC中，图像采集卡的主要工作是把相机输出的图像输送给电脑主机。它将来自相机的模拟或数字信号转换成一定格式的图像数据流，同时它可以控制相机的一些参数，比如触发信号，曝光/积分时间，快门速度等。图像采集卡通常有不同的硬件结构以针对不同类型的相机，同时也有不同的总线形式，比如PCI、PCI64、Compact PCI，PC104，ISA等。

图像采集卡是一种可以获取数字化视频图像信息，并将其存储和播放出来的硬件设备。它是连接着工业相机与图像处理软件。它将图像采集部分所获取的模拟信号进行AD转换，再将经转换后的数字信号经过PCI总线实时传输到图像处理环节。

图像采集卡的基本概念

1、图像采集卡（Frame Graber）

      图像采集卡是图像采集部分和处理部分的接口。图像经过采样、量化以后转换为数字图像并输入、存储到帧存储器的过程，叫做采集、数字化。

2、A/D转换

      视频量化处理是指将相机所输出的模拟视频信号转换为PC所能识别的数字信号的过程，即A/D转换。视频信号的量化处理是图像采集处理的重要组成部分。

3、传输通道数（Channel）

      采集卡同时对多个相机进行A/D转换的能力。如：2通道、4通道。

4、分辨率

      采集卡能支持的最大点阵反映了其分辨率的性能。即，其所能支持的相机最大分辨率。

5、采样频率

      采样频率反映了采集卡处理图像的速度和能力。在进行高速图像采集时，需要注意采集卡的采样频率是否满足要求。

6、传输速率

      指图像由采集卡到达内存的速度。普通PCI接口理论传输速度为132MB/S，PCI-E，PCI-X是更高速的总线接口。

7、图像格式（像素格式）

      (1) 黑白图像：通常情况下，图像灰度等级可分为256级，即以8位表示。在对图像灰度有更精确要求时，可用10位，12位等来表示。

      (2) 彩色图像：彩色图像可由RGB（YUV）3种色彩组合而成，根据其亮度级别的不同有8－8－8，10－10－10等格式。

8、颜色空间

      对一种颜色进行编码的方法统称为“颜色空间”或“色域”(Color Space)。

      ——RGB(16位/24位/32位)

     ——YUV(YCbCr)

     ——其他(HSV、CMYK、数码相机自定义格式等)

     ——Alpha通道

9、帧和场

     ——标准的模拟视频信号是隔行信号，一帧分成两场

     ——偶数场包含所有的偶数行(0, 2, . . . )

     ——奇数场包含所有的奇数行(1, 3, . . . )

     ——采集和传输的过程中使用的是场，而不是帧

     ——一帧图像的两场之间有时间差

图像采集卡的三种不同工作模式

1、PLL(Phase Lock Loop)模式：相机向采集卡提供A/D 转换的时钟信号，此时钟信号来自相机输出的Video 信号，HS 和VS 同步信号可以有三种来源：composite video，composite sync，separate sync;

2、XTAL 模式：图像采集卡给相机提供时钟信号以及HD/VD 信号，并用提供的时钟信号作为A/D 转换的时钟，但同步信号仍可用相机输出的HS/VS;

3、VScan 模式：由相机向分别卡提供Pixel Clock 信号、HS 和VS 信号。