圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)選擇應(yīng)考慮的幾大要素

　　隨著工業(yè)相機(jī)的發(fā)展，圖像的分辨率越來越大，幀率越來越高，接口的類型越來越多樣，以至圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求也越來越多。所以用戶在選擇圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，需要考慮諸多要素。本文章主要針對(duì)圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的各要素展開介紹，方便用戶進(jìn)行選擇。

　　圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的接口類型

　　目前常見的相機(jī)輸出接口有CVBS、VGA、DVI、HDMI、SDI、Camera Link、HS-LINK、CoaXPress等?，F(xiàn)在對(duì)接口一一介紹：

　　CVBS 是Composite Video Broadcast Signal的縮寫，中文翻譯為復(fù)合視頻廣播信號(hào)。這是最常見的視頻接口，最初在廣播電視領(lǐng)域應(yīng)用，后來很多相機(jī)輸出都支持了CVBS接口，CVBS信號(hào)是隔行視頻信號(hào)，分辨率為720x576（PAL制）或者720X480（NTSC制），CVBS是標(biāo)清模擬視頻信號(hào)接口，目前已經(jīng)逐步被數(shù)字視頻信號(hào)接口和高清視頻信號(hào)接口替換掉。

　　VGA 是Video Graphics Array的縮寫，是計(jì)算機(jī)的常用模擬輸出接口。常見的分辨率有1024x768、1280x1024、1600x1200。目前一部分工業(yè)相機(jī)也提供這種輸出接口，可以直接接液晶顯示器進(jìn)行顯示監(jiān)看。常見的VGA信號(hào)的視頻在數(shù)字化后時(shí)鐘主頻一般不超過162MHz，傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)率一般不超過3.7 Gbps。

　　DVI 是Digital Visual Interface的縮寫，也是計(jì)算機(jī)的常用輸出接口，該接口是數(shù)字接口，VGA接口輸出的是模擬信號(hào)，經(jīng)過顯卡的DA轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過顯示器的AD轉(zhuǎn)換后，會(huì)有一部分損失，而DVI信號(hào)是純數(shù)字接口，沒有信號(hào)上的損失。隨著時(shí)間的發(fā)展，DVI接口在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域越來越廣泛，目前有部分工業(yè)相機(jī)也提供DVI接口，可以直接接液晶顯示器進(jìn)行顯示監(jiān)看。單口的DVI最大時(shí)鐘頻率：165 MHz ，傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)率一般不超過3.7 Gbps。

　　HDMI 是High Definition Multimedia Interface的縮寫，是數(shù)字高清多媒體接口。HDMI接口一開始主要應(yīng)用于機(jī)頂盒、媒體播放機(jī)、電視機(jī)、攝像機(jī)輸出等消費(fèi)領(lǐng)域，因?yàn)镠DMI兼容 DVI接口，同時(shí)HDMI可以內(nèi)嵌聲音，所以HDMI接口應(yīng)用越來越廣泛，同時(shí)HDMI接口的連接器體積小，現(xiàn)在很多工業(yè)相機(jī)也開始使用HDMI作為信號(hào)輸出口。HDMI 1.2的最大視頻帶寬為3.96 Gbps，這在工業(yè)相機(jī)應(yīng)用比較廣泛，但是在消費(fèi)電子領(lǐng)域HDMI目前已經(jīng)發(fā)展到2.0版本，最大視頻帶寬為14.4 Gbps，隨著時(shí)間的發(fā)展，很多高速相機(jī)也會(huì)采用該接口作為圖像輸出口。HDMI接口的最大缺點(diǎn)就是緊固性不好，所以如果相機(jī)需要移動(dòng)的話，容易導(dǎo)致信號(hào)接觸不良。

　　SDI 是Serial Digital Interface的縮寫，是一種廣播級(jí)的高清數(shù)字輸入和輸出端口，常用于廣播電視的攝像機(jī)接口，SDI接口的傳輸速率上限為2.97Gbps。SDI接口采用和CVBS接口一樣的BNC接口，采用單根銅軸進(jìn)行信號(hào)傳輸，布線施工非常方便，傳輸距離可達(dá)300米，在最初的廣電領(lǐng)域和安防領(lǐng)域非常受歡迎。

　　Camera link 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和圖像采集卡之間的接口，采用了統(tǒng)一的物理接插件和線纜定義。Camera link包括Base，Medium，F(xiàn)ull三種規(guī)范。Camera Link Base 使用4 個(gè)數(shù)據(jù)通道，Medium 使用了8個(gè)數(shù)據(jù)通道，F(xiàn)ull使用12個(gè)數(shù)據(jù)通道。Camera link接口的始終速率最快是85MHz，則Base的有效帶寬為2Gbps，Medium的有效帶寬4Gbps，F(xiàn)ull的有效帶寬5.3Gbps。最近Camera link又新增加了規(guī)范Camera link Full+，支持80MHz，傳輸80bit數(shù)據(jù)，帶寬可達(dá)6.4Gbps。

　　HS-LINK 接口是由DALSA公司牽頭定義，支持更高速的傳輸帶寬，單一線纜為Camera Link的4倍，信號(hào)協(xié)議與Camera Link兼容，也可稱為Camera Link-HS。Camera Link-HS的最大傳輸帶寬可達(dá)12Gpbs。

　　CoaXPress 該標(biāo)準(zhǔn)容許相機(jī)設(shè)備通過單根同軸電纜連接到主機(jī)，以高達(dá)6.25G比特/秒的速度傳輸數(shù)據(jù)，4根線纜可達(dá)25 Gbit/s。標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜和帶寬的采用，使得CoaXPress不僅可以引起機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域的興趣，還適合廣泛采用同軸電纜的醫(yī)療與安保市場(chǎng)的應(yīng)用。

　　目前在視頻會(huì)議領(lǐng)域CVBS、VGA、DVI、HDMI、SDI使用最廣泛，在廣播電視領(lǐng)域CVBS、HDMI、SDI使用最廣泛，在安防領(lǐng)域CVBS、 SDI使用最廣泛，在上述3個(gè)領(lǐng)域，大部分領(lǐng)域都有圖像采集存儲(chǔ)的需求，這幾個(gè)領(lǐng)域的圖像主要都是滿足娛樂、欣賞、監(jiān)測(cè)等需求，所以圖像經(jīng)過壓縮之后，大部分還能滿足觀看的需求，而圖像一旦經(jīng)過壓縮，數(shù)據(jù)量將大幅減少，比如常見的1080P30的視頻，經(jīng)過H.264算法的壓縮，碼率一般能控制在 8Mbps，亦即1MB/s量級(jí)，數(shù)據(jù)帶寬很小，所以用常規(guī)的嵌入式主控芯片，ARM等即可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的需求，如果并發(fā)路數(shù)很多，則只需要用高性能的ARM 系統(tǒng)或者PC系統(tǒng)即可。

　　在工業(yè)領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域，目前標(biāo)清分辨率的相機(jī)大部分為CVBS和Camera link Base接口。而高分辨率的領(lǐng)域，目前使用最廣泛的是SDI和Camera link接口，目前還推出了HS-LINK、Coax Press等更高帶寬接口。在這個(gè)領(lǐng)域，對(duì)圖像的畫質(zhì)要求非常的高，往往不能對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，相機(jī)輸出的帶寬非常高，所以需要采用高速圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)圖像存儲(chǔ)的目的。