圖像采集卡的原理與特點(diǎn)

2010年07月26日 16:18北京東英創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司點(diǎn)擊量：3308

一、原理

　　　采集，視頻/圖象經(jīng)過采樣、量化以后轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖象并輸入、存儲(chǔ)到幀存儲(chǔ)器的過程。由于圖像信號(hào)的傳輸需要很高的傳輸速度，通用的傳輸接口不能滿足要求，因此需要圖像采集卡。

從視頻源得到的信號(hào)，經(jīng)過視頻接口送到視頻采集卡，信號(hào)首*過模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送到數(shù)字解碼器解碼。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC實(shí)際上也是一個(gè)視頻解碼器，可以看出它對(duì)來自視頻源的視頻信號(hào)解碼和數(shù)字化，另外，采用不同的顏色空間可選擇不同的視頻輸入解碼器芯片。

視頻采集就是將視頻源的模擬信號(hào)通過處理轉(zhuǎn)變成數(shù)碼信息，并將這些數(shù)碼信息存儲(chǔ)在電腦硬盤上的過程。這種模擬數(shù)碼轉(zhuǎn)變是通過視頻采集卡上的采集芯片進(jìn)行的。通常在采集過程，對(duì)數(shù)碼信息還進(jìn)行一定形式的實(shí)時(shí)壓縮處理。

　1、視野（FOV）或現(xiàn)場是相機(jī)及光學(xué)系統(tǒng)“看”到的真實(shí)世界的具體部分。

　2、CCD芯片將光能轉(zhuǎn)化為電能。

　3、相機(jī)將此信息以模擬信號(hào)的格式輸出至圖像采集卡。

　4、AD – 轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 8 位（或多位）的數(shù)字信號(hào)。每個(gè)象素獨(dú)立地把光強(qiáng)以灰度值（Gray level）的形式表達(dá)。

　5、這些光強(qiáng)值從CCD芯片的矩陣中被存儲(chǔ)在內(nèi)存的矩陣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

　灰度值（Gray Level）—— 象素光強(qiáng)弱信息的表示灰度值為真實(shí)世界圖像量化的表現(xiàn)方法。通常灰度值從zui黑到zui白為0 － 255。光線進(jìn)入CCD象素，如果光強(qiáng)達(dá)到CCD感應(yīng)的極限，此象素為純白色。對(duì)應(yīng)于內(nèi)存中該象素灰度值為255。如果*沒有光線進(jìn)入CCD象素，此象素為純黑色。對(duì)應(yīng)于內(nèi)存中該象素灰度值為0。

二、特點(diǎn)

在電腦上通過圖像采集卡可以接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集、量化成數(shù)字信號(hào)，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻。大多數(shù)圖像采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號(hào)時(shí)首先在卡上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后再通過PCI接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)上。一般的PC視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲(chǔ)成AVI文件，一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮成MPEG-1格式的文件。

　　由于模擬視頻輸入端可以提供不間斷的信息源，視頻采集卡要采集模擬視頻序列中的每幀圖像，并在采集下一幀圖像之前把這些數(shù)據(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集的關(guān)鍵是每一幀所需的處理時(shí)間。如果每幀視頻圖像的處理時(shí)間超過相鄰兩幀之間的相隔時(shí)間，則要出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，也即丟幀現(xiàn)象。采集卡都是把獲取的視頻序列*行壓縮處理，然后再存入硬盤，也就是說視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進(jìn)行壓縮處理的不便。不同檔次的采集卡具有不同質(zhì)量的采集壓縮性能。

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