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什么是图像采集卡

2017-11-07来源:天创恒达阅读:43

导语:图像采集卡(ImageCaptureCard),又称图像捕捉卡,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。很多图像采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音,使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。图像采集卡,其功能是将图像信号采集到电脑中,以数据文件的形式保存在硬盘上。它是我们进行图像处理必不可少的硬件设备,通过它,我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算

图像采集卡(ImageCaptureCard),又称图像捕捉卡,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。很多图像采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音,使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。
图像采集卡,其功能是将图像信号采集到电脑中,以数据文件的形式保存在硬盘上。它是我们进行图像处理必不可少的硬件设备,通过它,我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中,利用相关的视频编辑软件,对数字化的视频信号进行后期编辑处理、比如剪切画面、添加滤镱、字幕和音效、设置转场效果以及加入各种视频特效等等,最后将编辑完成的视频信号转换成标准的VCD、DVD以及网上流行媒体等格式,方便传播。
图像采集卡用来采集DV或其他视频信号到电脑里进行编辑、刻录的板卡硬件。
图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。图象经过采样、量化以后转换为数字图象并输入、存储到帧存储器的过程,叫做采集。由于图像信号的传输需要很高的传输速度,通用的传输接口不能满足要求,因此需要图像采集卡。图像采集卡还提供数字I/O的功能。
由于通过高速PCI总线可实现直接采集图象到VGA显存或主机系统内存,这不仅可以使图象直接采集到VGA,实现单屏工作方式,而且可以利用PC机内存的可扩展性,实现所需数量的序列图象逐帧连续采集,进行序列图象处理分析。此外,由于图象可直接采集到主机内存,图象处理可直接在内存中进行,因此图象处理的速度随CPU速度的不断提高而得到提高,因而使得对主机内存的图象进行并行实时处理成为可能。
视频(Video)是多幅静止图像(图像帧)与连续的音频信息在时间轴上同步运动的混合媒体,多帧图像随时间变化而产生运动感,因此视频也被称为运动图像。由此很多时候采集卡,被人们称为视频采集卡和图像采集卡。
一般图像采集卡和其他的1394卡差不多,都是一块芯片,链接在台式机的PCI扩展槽上,就是显卡旁边的插槽,经过高速PCI总线能够直接采集图象到VGA显存或主机系统内存,此外不仅可以使图象直接采集到VGA,实现单屏工作方式,而且可以利用PC机内存的可扩展性,实现所需数量的序列图象逐帧连续采集,进行序列图象处理分析。此外,由于图象可直接采集到主机内存,图象处理可直接在内存中进行,因此图象处理的速度随CPU速度的不断提高而得到提高,因而使得对主机内存的图象进行并行实时处理成为可能。
按照视频的存储与处理方式不同,可分为模拟视频和数字视频两种。在高清视频采集录制方面,图像采集卡是数字信息化行业快速发展,很多领域对VGA信号采集的要求提高出现的一种高端产品。现在在不论是在工业行业上机器视觉系统应用,还是在教学上,都应用十分广泛,它综合许多计算机软硬件技术,更涉及到图像处理、人工智能等多个领域。
视频图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分,其主要功能是对相机所输出的视频数据进行实时的采集,并提供与PC的高速接口.采集卡是我们进行视频处理必不可少的硬件设备,是视频数字化合数字化视频编辑后期制作中必不可少的硬件设备。
通过视频采集卡,我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中,利用相关的视频编辑软件,对数字化的视频信号进行后期编辑处理,比如剪切画面,添加滤镱,字幕和音效,设置转场效果以及加入各种视频特效等等,最后将编辑完成的视频信号转换成标准的VCD,DVD以及网上流媒体等格式,方便传播和保存.
视频/图象经过采样、量化以后转换为数字图象并输入、存储到帧存储器的过程。由于图像信号的传输需要很高的传输速度,通用的传输接口不能满足要求,因此需要图像采集卡。
从视频源得到的信号,经过视频接口送到视频采集卡,信号首先进过模数转换,然后送到数字解码器解码。模数转换器ADC实际上也是一个视频解码器,可以看出它对来自视频源的视频信号解码和数字化,另外,采用不同的颜色空间可选择不同的视频输入解码器芯片。
视频采集就是将视频源的模拟信号通过处理转变成数码信息,并将这些数码信息存储在电脑硬盘上的过程。这种模拟数码转变是通过视频采集卡上的采集芯片进行的。通常在采集过程,对数码信息还进行一定形式的实时压缩处理。
当图像采集卡的信号输入速率较高时,需要考虑图像采集卡与图像处理系统之间的带宽问题。在使用PC时,图像采集卡采用PCI接口的理论带宽峰值为132MB/S。在实际使用中,有可能在传输瞬间不能满足高传输率的要求。为了避免与其他PCI设备产生冲突时丢失数据,图像采集卡上应有数据缓存。一般情况下,2MB的板载存储器可以满足大部分的任务要求。
1、视野(FOV)或现场是相机及光学系统“看”到的真实世界的具体部分。
2、CCD芯片将光能转化为电能。
3、相机将此信息以模拟信号的格式输出至图像采集卡。
4、AD–转换器将模拟信号转换成8位(或多位)的数字信号。每个象素独立地把光强以灰度值(Graylevel)的形式表达。
5、这些光强值从CCD芯片的矩阵中被存储在内存的矩阵数据结构中。
灰度值(GrayLevel)——象素光强弱信息的表示灰度值为真实世界图像量化的表现方法。通常灰度值从最黑到最白为0-255。光线进入CCD象素,如果光强达到CCD感应的极限,此象素为纯白色。对应于内存中该象素灰度值为255。如果完全没有光线进入CCD象素,此象素为纯黑色。对应于内存中该象素灰度值为0。
图像采集卡按照视频信号源,可以分为数字采集卡(使用数字接口)和模拟采集卡。
图像采集卡按照安装链接方式,可以分为外置采集卡(盒)和内置式板卡。
图像采集卡按照视频压缩方式,可以分为软压卡(消耗CPU资源)和硬压卡。
图像采集卡按照视频信号输入输出接口,可以分为1394采集卡、USB采集卡HDMI采集卡、DVI/VGA视频采集卡、PCI视频卡。
图像采集卡按照其性能作用,可以分为电视卡、图像采集卡、DV采集卡、电脑视频卡、监控采集卡、多屏卡、流媒体采集卡、分量采集卡、高清采集卡、笔记本采集卡、DVR卡、VCD卡、非线性编辑卡(简称非编卡)。
图像采集卡按照其用途可分为广播级图像采集卡,专业级图像采集卡,民用级图像采集卡,它们档次的高低主要是采集图像的质量不同。他们的区别主要是采集的图像指标不同。由于现在的VGA图像采集卡一般都是内置式板卡,也就是在安装使用时,需要插在PCI扩展槽中。
现在配置的台式计算机主板中都带有固定的扩展插槽,其直接与计算机的系统总线连接。用户可以根据自身使用情况增加声卡、显卡、视频采集卡等设备。视频采集卡是连接视频源和计算机的桥梁,所以在采集卡的板卡中都有两个连接设备,一个是连接视频源的视频接口,比如VGA接口、DVI接口、USB接口、1394接口等。连接计算机采用与主板相连,一般采用插槽系列或USB接口,而板卡扩展插槽主要有PCI插槽、PCI-E插槽、ISA插槽、AGP插槽等。
由于采用PCI和PCI-E标准,现在的VGA采集卡的采集速率更高,因此也常常被称为PCI图像采集卡,由于通过高速PCI总线可实现直接采集图象到VGA显存或主机系统内存,这不仅可以使图象直接采集到VGA,实现单屏工作方式,而且可以利用PC机内存的可扩展性,实现所需数量的序列图象逐帧连续采集,进行序列图象处理分析。此外,由于图象可直接采集到主机内存,图象处理可直接在内存中进行,因此图象处理的速度随CPU速度的不断提高而得到提高,因而使得对主机内存的图象进行并行实时处理成为可能。

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