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图像采集卡的原理与特点

信息来源:gkong.biz  时间:2010-12-17  浏览次数:112

  一、原理
  采集,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。
  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(Gray level)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(Gray Level)—— 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。
  二、特点
  在电脑上通过图像采集卡可以接收来自视频输入端的模拟视频信号,对该信号进行采集、量化成数字信号,然后压缩编码成数字视频。大多数图像采集卡都具备硬件压缩的功能,在采集视频信号时首先在卡上对视频信号进行压缩,然后再通过PCI接口把压缩的视频数据传送到主机上。一般的PC视频采集卡采用帧内压缩的算法把数字化的视频存储成AVI文件,高档一些的视频采集卡还能直接把采集到的数字视频数据实时压缩成MPEG-1格式的文件。
  由于模拟视频输入端可以提供不间断的信息源,视频采集卡要采集模拟视频序列中的每帧图像,并在采集下一帧图像之前把这些数据传入PC系统。因此,实现实时采集的关键是每一帧所需的处理时间。如果每帧视频图像的处理时间超过相邻两帧之间的相隔时间,则要出现数据的丢失,也即丢帧现象。采集卡都是把获取的视频序列先进行压缩处理,然后再存入硬盘,也就是说视频序列的获取和压缩是在一起完成的,免除了再次进行压缩处理的不便。不同档次的采集卡具有不同质量的采集压缩性能。
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