的数据采集与计算机接口

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1、实验六面阵CCD的数据采集与计算机接口1实验目的①掌握对面阵CCD输出的复合视频信号进行A/D数据采集的原理和方法；②学习应用面阵CCD进行图像数据采集过程中的系统调整；③学习面阵CCD图像数据采集的基本操作软件；④掌握面阵CCD图像数据的读、写文本文件，数据读写操作与利用文本文件分析图像性质的方法；⑤学会从大量的图像数据中找出对应图像边沿和图像特征的方法，为应用面阵CCD进行图像测量打好基础。2实验所需仪器设备①带有USB2.0输入端口的计算机（或GDS-Ⅲ光电综合实验平台），推荐使用WIN2000以上操作系统，使用10

2、24×768分辨率，24或32位真彩显示；②YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD多功能实验仪一台。3面阵CCD的A/D数据采集原理1．面阵CCD数据采集与计算机接口的基本原理参考《图像传感器应用技术》第9章9.4节。面阵CCD的PC总线数据采集与计算机接口的基本原理是所有图像数据采集系统的基础，掌握了它就可以进一步学习其他图像采集卡。PC总线图像数据采集卡所牵涉的内容如视频信号的预处理、A/D转换、行与场同步的分离、鉴相器、同步控制器等都是必不可少的环节。图1图像卡硬件原理方框图如图1所示为面阵CCD的PC总线数据采集与计算机

3、接口的基本原理方框图。图中的信号源一般为面阵CCD摄像机输出的全电视信号，也可以为录像机输出的视频信号。该信号进入图像卡后分为两路，一路经同步分离器分出行、场同步信号送给鉴相器，使之与卡内的时序发生器产生行、场同步信号保持同相位关系，并通过控制电路使卡上的各单元按视频信号的行、场电视制式的要求同步工作。另一路视频信号经过预处理电路，将视频的灰度信号由峰值为1的标准电视信号放大到A/D转换器所需要的幅度，并调整好白电平和对比度。预处理电路输出的信号送A/D转换器转换成数字信号。时序控制器将数字信号存于帧存储器。同时，卡上设置

4、了为模拟监视器提供的全电视信号输出单元。它由查找表、D/A转换器和同步合成电路构成。查找表在计算机接口电路的控制下，将A/D转换器输出的数字图像中的相同灰度值的地址放到指定的空间。这些数据经D/A转换成模拟电压值，使D/A转换器的输出在查找表指定行列点的灰度，便可以快速地还原图像于监视器上。在软件的作用下，图像卡可以方便地对数字图像进行存储、检测和加、减等各种运算处理。学习图像数据采集系统时必须注意下面几个问题：①CCD输出的视频信号为什么要先进行预处理才能送给A/D转换器进行A/D转换？②CCD输出的视频信号为什么要进行

5、行、场同步分离？③鉴相器的功能与设置的目的是什么？④同步控制器在图像卡中的起到什么作用？2.USB图像采集卡的基本原理与结构如图2所示，USB图像数据采集卡的基本原理与PC总线图像数据采集卡的原理基本相同，区别在于它采用USB总线管理系统对所采的图像数据信号进行串型数据传输，计算机对采集系统的管理和控制也由USB总线管理系统进行串型数据管理和控制。图2USB总线A/D采集系统原理方框图由于目前USB2.0系统的运行速度已经很高，基本满足面阵CCD输出视频图像A/D数据采集的要求，而且USB总线图像数据采集系统具有“离机”、

6、体积小、重量轻、即插即用、不用自带电源和易于各种计算机兼容等特点而被广泛应用。尤其是它与“笔记本计算机”兼容，使得野外图像采集成为可能。YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD多功能实验仪采用的数据采集卡是一款黑白与彩色兼有的面阵CCD数据采集卡。4实验内容及步骤1.实验内容①将面阵CCD输出的视频图像转换成数字图像输入到计算机内存；②将所采集的图像数据以文本文件的方式保存起来；③将所保存的数据文件打开，观察所采的图像数据；④对所采图像按软件提示的方法进行调整与处理；⑤从图像中各像素点的灰度值中找到实际图像的边界，分析边界数据的特

7、征。2.实验步骤①用双磁环USB2.0接口数据线将实验仪与计算机的USB端口相连接；②打开计算机的电源开关，并确认YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD实验仪的软件是否已经安装？若未安装，则先将软件安装在计算机的指定位置上；③打开YHACCD－Ⅲ实验仪的电源开关；④确认视频切换按钮（开关）是否已经按下，切换指示灯点亮表明采集外置CCD摄像机的图像信号；⑤将你所需要观测的如图3所示的基本图形图片安装在“被测物夹持架”上，将外置面阵CCD摄像头的镜头盖打开；⑥运行“面阵CCD数据采集与计算机接口实验”程序；⑦点击如图4所示界面上的“

8、采集”按钮，观察采集到的实际图像，观测图像的成像质量，若不清晰，调整摄像头与被测图片的相对位置；或对摄像机的成像物镜进行调焦。调焦之前要用小螺丝刀将镜头的固定螺丝松开，镜头便可以进行转动调焦，直到显示器上的图像清晰，然后拧紧固定螺丝；图3基本图形图4软件采集按钮⑧按界面提示保存图像到指定的目录下；⑨根据