陈伟嘉：图像采集处理硬件分析

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1、陈伟嘉：图像釆集处理硬件分析作者：陈伟嘉文章来源：北京凌2光视数字图像技术冇限公司机器视觉图像采集硬件的划分随着科技的发展，机器视觉技术应用也快速进步。经过多年的发展，用于机器视觉的板卡从初级的模拟视频向数字视频方向发展。从对国外板卡的调杳情况看，目前的视觉板卡呈现多元发展的趋势。由于机器视觉市场的不成熟，市场上高中低端板卡都有存在的市场。从总体来说，H前模拟板卡依然占据主要市场份额。但在应用方面，国外机器视觉应用逐渐向高端数字化方向发展。国内市场，特别是屮高端市场还在培育之屮。图像采集卡从模拟接口向数字接口转化的过程中，无论在功能、性能、可靠性、速度等各方血都得到了显著的提

2、升。同时，图像采集卡从单一的数据采集、传输逐渐发展到在板具有数据处理功能或图形转换等复杂的功能形式，也逐渐演化成新的板卡形式，如图像处理卡、图形卡等。同时由于机器视觉应用领域的多样化，相应的也出现了陨入式架构的视觉平台。下图为机器视觉屮图像采集哽件的构成及发展情况:图像采集卡图像处理七@根无处何功砂@扳处讯功丐图形卡•处坯功俗：仗曲Q刖・朮汕了田P3构-旧备一ePCIPC/104££制功虺、智MJ/O：根据丄业嵇妄的小岡.仕板许供M、岡的相机.板I、戶制功能・同刖提供勾外设的拧制信号图像采集硬件的分类PC图像采集卡：图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分，在基于PC机的机器视

3、觉系统中，图象采集卡是控制摄像机拍照，完成相机输出的视频信号的实时数据采集，并提供与PC的高速接口，是协调整个系统的重要设备。PC图像处理卡：它是在图像采集卡的基础上，增加了图像分析、处理等功能。忖的是提高图像信号的实时处理能力、降低主控系统在图像处理过程中对资源的要求，从而提高系统整体处理能力。嵌入式板卡及设备：嵌入式板卡在功能上和PC图像采集卡类似，嵌入式从一开始就是针对具体应用的,因此嵌入式板卡的设计原则是在实现图像釆集的基础上针对具体应用作相应调整。对应的嵌入式视觉系统也是完成的是较为具体的功能，并不要求全能，但必须能够依据系统设计规格，有效率的发挥出硕体的运算能力，

4、使得产品达到效率/价格比的最佳化，同吋要求自动完成所设定的工作。押能相机：智能相机实际上是嵌入式视觉系统的集成化，它通过提高机器视觉系统的集成度，删减一些部必要的接口和电路，大幅度缩小系统体积，在捉高系统稳定性的同时，大幅度降低生产的成木。当前图像采集硬件比较下图为当前国内外主流机器视觉公司的产品:公罚说明Coreco图像采集卡模拟、数窍囹像采集卡图像处理卡向高性育提供用户接口方向发展智能视觉系统给制造业生产钱提供在钱解决方案MatroxS1像采集卡板卡有多种PCI总线形式，用户逸择灵活§1像处理卡在板集成PowerPC,ASIC嵌入式工业圉像系统价格敬感的0像处理应用的述择

5、智能相机一体化的帶有MIL的视觉处理设备图形卡冲破当前专业囹形卡的限制，提供史无前例显示设蓋Nl图像采集卡集中在PCI、PXI总、钱的产品嵌入式视觉系统适应比沁劣的工业坏乐高性价比DataTrans图像采集卡主要是榭以板卡Euresys燮像采集卡主要是榭以板卡，板卡具有价格优势CognexPC观觉系统机器视逖体解决方案嵌入式视觉系统机器视觉螫休解决方案51像采集卡图像压缩卡主要集中在模拟视频.压缩方面图像采集卡图像压缩卡主要集中在摸拟视频、压缩方面克恒中自E1像采集卡黒白、彩色sRGB、嵌入式板卡数字图像采集卡构成图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分，主要功能是对相机输出的

6、视频信号进行实时数据采集,并提供与PC的高速接口。图像采集卡主要功能是对相机所输出的视频数据进行采集，并提供少PC的高速接口。板卡硬件结构如下图：PC图像处理卡由于在许多机器视觉应用中需要比较复杂的图像、图形处理，工业计算机系统有时无法实现这种实时计算需要，一些具冇很强实力的公司就开始研制专门能进行复杂视频图像处理的板卡，即图像处理卡。这种板卡在采集卡的基础匕増加了复杂的算法处理，其至建立了独立的操作系统。这类板卡的设计是专门应对算法的，它节约了大量的工业计算机CPU时间，大大提高了整个机器视觉系统的性能。图像处理卡市场H前在图像处理卡的研发上Corcco和Matrox公司居

7、于较强的技术优势。Corcco公司提供了儿款功能强大的图像处理卡。OEM可以开发基T-FPGA的IK入式视觉解决方案，以满足极端高速的应用的需求，如半导体检测、医学成像和连转物检测等。Matrox公词的处理器板整合了高带宽采集和实时可升级处理的视频处理技术。在处理器板上带有IntelPowerPC微处理器，对视频图像的处理、控制能力大大增强。图像处理卡的实现方式从Coreco.Matrox公司的图像处理卡情况來看，实现这种在板图像处理算法的方法主要有以下儿种类型:PowerPCInterCPUFPGAA