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機器視覺(jué)系列｜第七期
機器視覺(jué)被譽(yù)為智能制造皇冠上的明珠。凌云光深耕機器視覺(jué)行業(yè)二十余載，擁有豐富的技術(shù)積累及應用實(shí)踐經(jīng)驗，深度參與編寫(xiě)了《機器視覺(jué)發(fā)展白皮書(shū)》2021版。本欄目將以白皮書(shū)為藍本，為您講述機器視覺(jué)發(fā)展變遷、機遇挑戰、市場(chǎng)前景、行業(yè)應用?？靵?lái)跟隨凌小云一起探索機器視覺(jué)的星辰大海吧！
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什么？直播也需要采集卡？
我們就拿現在最火的直播帶貨來(lái)講講，一般直播帶貨的主播，我們能想到的直播設備有電腦、攝像機、聲卡、麥克風(fēng)、燈光設備和采集卡，其他設備都比較好理解，唯獨這個(gè)采集卡，很多人可能就看不明白了，在直播中采集卡能夠把你相機實(shí)時(shí)畫(huà)面傳給電腦，讓畫(huà)面有更好的清晰度和色彩值，所以選擇一個(gè)性?xún)r(jià)比高的采集卡，對于主播來(lái)說(shuō)非常重要！
使用采集卡后傳輸畫(huà)面對比
什么是圖像采集技術(shù)？
了解了主播們用的視頻采集卡，聊一聊機器視覺(jué)領(lǐng)域中的圖像采集卡。圖像采集卡是控制攝像機拍照、完成圖像采集與數字化、協(xié)調整個(gè)系統的重要設備。它一般具有3大功能模塊：
①圖像信號的接收與A/D轉換模塊，負責圖像信號的放大與數字化。
②控制輸入輸出接口，主要負責協(xié)調工業(yè)相機進(jìn)行同步或實(shí)現異步重置拍照、定時(shí)拍照等。
③總線(xiàn)接口，負責通過(guò)PC機內部總線(xiàn)高速輸出數字數據，一般是PCI接口，傳輸速率可高達130Mbps，完全能勝任高精度圖像的實(shí)時(shí)傳輸，且占用較少的CPU時(shí)間。
采集卡的發(fā)展：三大發(fā)展階段
模擬采集卡:將模擬視頻信號轉化成數字信號，主要解決將模擬相機輸出的圖像數據進(jìn)行采樣、量化并轉化成電腦可辨別的數字數據。再利用DSP等處理平臺進(jìn)行數字處理。
數字采集卡:主要解決數字圖像信號的信息格式轉換作用，將相機端的數字圖像信號由不同的格式協(xié)議，轉化成PCIE格式并被主機解讀、存儲和處理。傳統的數字圖像采集卡包括：千兆網(wǎng)卡，USB3.0采集卡，CameraLink采集卡，CoaxPress采集卡，Firewire采集卡等。德國Ximea公司為自家PCIE高速相機配套推出了PCIE的轉接卡，主要解決物理接口連接問(wèn)題，但無(wú)數據格式轉換功能。未來(lái)朝著(zhù)嵌入式發(fā)展，可見(jiàn)越來(lái)越多的USB3.0，mipi，GigE接口的采集卡轉接板出現，解決與主流嵌入式系統對接的問(wèn)題。
具備預處理能力數字采集卡:以德國B(niǎo)asler為代表的采集卡廠(chǎng)商，率先推出帶預處理功能的數字圖像采集卡，該卡利用FPGA+軟件平臺，提供簡(jiǎn)易的工作流程，利用拖拽式操作即可完成復雜的FPGA圖像預處理工作，大大簡(jiǎn)化了上位機的算法處理壓力。該產(chǎn)品受到很多高端AOI廠(chǎng)商的青睞。
未來(lái)采集卡發(fā)展趨勢
①數據帶寬增高&預處理能力加大
隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展和硬件水平的提升，采集的速度越來(lái)越高，數據量也越來(lái)越大，這就要求了數據采集和轉換的精度也必須提高，采集卡的接口技術(shù)更豐富且在采集卡上所做的預處理功能也越來(lái)越多。DSP、PowerPC、FPGA技術(shù)，并行處理技術(shù)的發(fā)展，高速總線(xiàn)的發(fā)展，使得大數據量實(shí)時(shí)處理和大數據量復雜運算的實(shí)時(shí)處理都變?yōu)榭赡?，未?lái)還可能發(fā)展到圖像的大數據量無(wú)線(xiàn)傳輸、光纖傳輸和圖像檢索技術(shù)，在這些復雜的大系統中硬件處理技術(shù)尤為重要。
②采集傳輸可靠性增強
觸發(fā)、采集和傳輸的可靠性要求，多路I/O的控制與處理，圖像系統與上下位機控制系統的融合（例如與運動(dòng)控制系統的融合等）也在不斷提升。
③工業(yè)視覺(jué)標準接口快速發(fā)展及協(xié)議國際標準化加速
工業(yè)相機相機的數據傳輸接口多種多樣，由于接口設計目的和使用需求不同，導致多種接口并存。
目前主流使用工業(yè)相機接口
全球機器視覺(jué)標準組織G3正持續推動(dòng)相機接口的標準化進(jìn)程，目前已發(fā)布了多個(gè)主流視覺(jué)接口標準，如Camera Link，GigE Vision，GenCam，USB3 Vision，Camera Link HS，CoaXPress等，接口標準化的發(fā)展致力于為高速遠距離數據傳輸提供可靠保證。同時(shí)也為了解決未來(lái)與自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)，嵌入式應用做準備。G3正在加緊討論新的接口協(xié)議標準，如OOCI（Open Optics Camera Interface），emVision和Embedded Vision Interface（mipi，LVDS，SLVS-EC），與工業(yè)生產(chǎn)總線(xiàn)之間的接口協(xié)議VDI/VDE/VDMA 2632&OPC-UA等。
凌云光一直積極參與G3標準建設工作，與機器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟一同推進(jìn)接口協(xié)議統一，改善硬件與軟件兼容問(wèn)題，推動(dòng)機器視覺(jué)加速發(fā)展。
*文章部分圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )
2023-03-10
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