图像采集卡 – 接口介绍

如今，我们生活在一个数字数据的世界里。几乎所有的电子设备都使用某种内存来存储数据，但首先，必须捕获数据并将其传输到存储器中。在机器视觉行业，传输的数据量可能非常大，无法直接传输到存储器。为了解决这个问题，业界开发了图像采集卡 - 一种将相机连接到电脑的中间卡，可“抓取”相机捕获的帧，并向存储设备提供流畅的数据传输。这种电子设备允许您捕获数据并将其转换为可以进一步处理和存储的静态数字帧。

接口

虽然我们的智能设备使用无线连接，但工业领域大多使用有线连接以确保最佳数据速率和整体安全性。机器视觉中的接口很少采用现代接口，每种接口都有其优点和局限性，因此最终决定必须由客户做出。

Camera Link

Camera Link 是标准工业接口之一。CL的设计充分考虑了坚固性和高性能，可以成为所有价格范围和各种规格相机的绝佳解决方案——从小型低分辨率相机到具有高帧率和几百万像素分辨率的顶级相机。建议使用 Camera Link 接口，数据速率从 100 MB/s 到大约 800 MB/s。要被归类为符合 Camera Link 标准，组件必须满足一系列标准。

优点：价格与性能之间的良好平衡，高数据速率，标准化电缆，多种兼容组件。

CoaXPress 2.0

高速接口，是具有高数据吞吐量的多相机应用的完美选择。CXP-12 接口卡每通道可处理 12.5 Gbps，最多可提供 4 个通道。CoaXPress 2.0 可以充分利用最好的相机，不会出现任何问题或数据限制。长距离的最高数据传输率使 CXP-12 成为 MV 领域中独一无二的接口。

优点：适合要求最高的应用，适用于工业解决方案的坚固连接器，多种兼容相机和其他配件

GigE

千兆以太网或“GigE”是机器视觉中最常用的相机接口。该接口由 2006 年的 GigE 视觉标准定义。GigE的当前版本能够在长达100米的距离内处理数据吞吐率（高达120 MB/s）。GigE应用易于设置，尤其是带有PoE（以太网供电）的相机，允许使用单根电缆传输数据并为相机供电。带有标准RJ-45插头的千兆以太网通常是集成商的首选。GigE的扩展卡允许您在设置中添加2或4个相机，并配备PoE（以太网供电）等功能。

USB 3

在过去的几年中，USB 已发展成为机器视觉领域最常用的标准之一。易于设置、熟悉的插头格式和整体出色的性能使其成为各种机器视觉应用的通用选择。自推出以来，USB 经历了一些改进，其中最主要的改进是USB 3.0的推出 - 更高的性能和更高的稳健性使USB 3.0 成为机器视觉应用中更理想的选择。USB 3.0的第二个重要事件是USB3 Vision 标准的正式发布。该标准于2013 年1 月推出，可确保兼容组件满足严格要求并提供最高性能。虽然USB相机不需要明确的帧抓取器，但有时可能需要扩展卡来设置多相机系统。有2、3 或4 个独立端口的卡可供选择。

优点：带宽高达 350 MB/s，与其他组件具有高兼容性，稳定性和出色的错误处理能力

PCI

由于图像采集卡将相机和电脑连接在一起，因此确保数据能够高效传输到电脑非常重要。当前标准PCIe x4（外围组件互连高速协议）可实现极高的性能和可靠性，但您的主机必须与 PCIe x4兼容才能建立稳健高效的数据流。

预处理

为了部分缓解 CPU 端的计算压力，图像采集器可以预处理传入的图像数据。接口卡中的现代预处理功能可以安全地传输获取的数据而不会造成质量损失。压缩或自动选择图像区域（感兴趣区域，ROI）等功能可以减轻主机的压力并使整个处理过程更加顺畅。

FPGA

顾名思义，现场可编程门阵列使集成商能够根据当前系统的需求对卡进行编程。FPGA 的高效高性能电路在最苛刻的应用中尤其重要。

一些可用的预处理可能性

• 高质量去马赛克

• 查找表 (LUT)

• 镜像、翻转、图像旋转

• 坏点补偿

• 白平衡

• 坏点补偿

• 阴影校正

• 删除模糊区域

• 通过平均或使用不同的滤波器（例如平滑滤波器）来减少图像中的噪声

• 高动态范围 (HDR) 可补偿图像中过亮或过暗的区域

• 通过几何校正来规范结构的形状，例如通过仿射变换

• 增加对比度，例如通过在图像采集期间使用查找表 (LUT) 以及直方图平坦化或拉伸

• 色彩空间转换

• 过滤