圖像采集卡到底是什么？為什么要使用它們？

在機器視覺方案中我們常常會聽到圖像采集卡，您的圖像處理器或集成商可能在其物料清單中提到了該組件，但是您可能不太理解圖像采集卡，在這篇文章中，我們使這個主題更容易理解。在此過程中，我們回應(yīng)以下詢問：

• 圖像采集卡到底是什么？
• 它們有什么用？
• 何時以及為什么應(yīng)該使用它們？

為什么要使用圖像采集卡？

幀或視頻采集卡的最初目的是將模擬圖片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。由于當(dāng)今純數(shù)字圖像處理技術(shù)的流行，這種用法大部分已經(jīng)消失。

如今，數(shù)碼相機使用圖像采集卡連接到不具有相同數(shù)據(jù)接口（例如 USB）的設(shè)備。圖像采集卡還可用于向鏈接的PLC或機器人控制器發(fā)送觸發(fā)器，其中包含有關(guān)圖像處理進度的信息。通過他們的界面，他們還可以宣布和傳達有關(guān)傳入圖片數(shù)據(jù)的精確時間的信息。

功能

在大多數(shù)模擬圖像采集卡中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器位于采樣保持放大器之后。這給每個輸入電壓一個數(shù)字。模擬圖片被轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示形式，從而允許圖像捕獲的數(shù)字傳輸。

由于有了數(shù)字圖像采集卡，不再需要這種翻譯。相反，這里通常使用計算機中的 PCI 或 PCI Express 卡來獲取定義的圖像格式的數(shù)據(jù)。如有必要，可以利用附加功能和可編程參數(shù)來更改數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的格式。因此，數(shù)字圖像采集卡充當(dāng)各種圖片格式的解釋器。

圖片數(shù)據(jù)傳輸只是一方面

圖像采集卡可實現(xiàn)精確的數(shù)據(jù)速度和傳輸預(yù)測，因為圖像捕獲到機器視覺轉(zhuǎn)換服務(wù)始終通過電纜進行操作。這對于時間敏感的操作（例如識別損壞的物品）尤其重要。由于圖像采集卡通常與千兆位以太網(wǎng)一起使用，因此數(shù)據(jù)傳輸速度最高可達 25 GB/s。這表明延遲已達到1以下。因此，小于1秒的延遲現(xiàn)在是可行的。這對于大圖片數(shù)據(jù)來說是一個顯著的改進。

數(shù)據(jù)檢查也由更先進的圖像采集卡完成。因此，他們能夠準確聲明所有數(shù)據(jù)是否按預(yù)期傳輸，或者更重要的是，數(shù)據(jù)是否丟失以及在何處丟失。這極大地簡化了故障排除。

圖像采集卡能夠?qū)⑼暾膱D像采集過程整合到單個設(shè)備上，這無疑是其最大的優(yōu)勢。當(dāng)今的圖像處理系統(tǒng)通常是多層的，有時還很復(fù)雜。使用圖像采集卡極大地方便了該過程的管理。

抓取功能提供更快的處理速度

不同圖片捕捉設(shè)備的所有觸發(fā)和同步可以通過圖像采集卡進行管理。特別是當(dāng)使用多個相機和閃光燈時。另一個好處是能夠立即集成圖像處理。例如，顏色調(diào)整就屬于這一類。

簡單的圖像處理任務(wù)可能已經(jīng)由圖像采集卡處理，從而釋放了所鏈接PC的CPU。這是通過計算機內(nèi)置的直接內(nèi)存訪問 (DMA) 實現(xiàn)的。以這種方式，圖像采集卡可以立即處理傳入的數(shù)據(jù)，而不會浪費任何時間。節(jié)省的時間是巨大的。

圖像采集卡需要引起注意的點

盡管具有所有這些功能、連接和交互，圖像采集卡絕不是工業(yè)機器視覺的一小部分。為了處理偶爾困難的操作，其實施和正確使用需要廣泛的用戶專業(yè)知識。

在處理PC中，還必須連接圖像采集卡。如果采用PCI總線采集器，則可能需要更大的PC外殼。某些控制柜中可能會變得相當(dāng)擁擠。

何時使用以及為什么使用它？

當(dāng)圖像處理需要快速可靠的解決方案時，總是會使用圖像采集卡。這對于實際的圖片捕捉和早期處理以及同步多部分設(shè)置都適用。圖像采集卡在此類情況下確實大放異彩。除了捕捉體育賽事之外，工業(yè)中的典型用途主要集中在生產(chǎn)線上對時間敏感的質(zhì)量檢查。

圖像采集卡的應(yīng)用非常廣泛，可以用于醫(yī)學(xué)影像診斷、工業(yè)檢測、安防監(jiān)控、教育教學(xué)等領(lǐng)域。在醫(yī)學(xué)影像診斷中，圖像采集卡可以將醫(yī)學(xué)影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，方便醫(yī)生進行分析和診斷。在工業(yè)檢測中，圖像采集卡可以實時捕捉產(chǎn)品表面的缺陷和問題，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。在安防監(jiān)控中，圖像采集卡可以將監(jiān)控攝像頭捕捉到的視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，方便存儲和管理。在教育教學(xué)中，圖像采集卡可以將實驗現(xiàn)場的圖像或視頻傳輸?shù)?a target="_blank">電腦上，方便學(xué)生觀察和學(xué)習(xí)?？偟膩碚f，圖像采集卡在各個領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，為數(shù)字化圖像處理和管理提供了便利。