機器視覺系列--板卡選型

          機器視覺應用對圖像採集卡的特性要求與多媒體、醫療及軍事等應用有所不同。在機器視覺系統中,當某一事件發生時,系統應能夠實時獲取當時的圖像,並進行分析、判斷。例如:當零件在傳送帶上進行傳輸時,當某一零件通過圖像傳感器時,機器視覺系統應實時獲取它的圖像,並由計算機中的算法判定其質量。在選擇機器視覺系統中的圖像採集卡是,需重點考慮以下幾個因素。

相機控制

機器視覺系統一般應具備以下特性:

精確的A/D轉換電路;

具有良好鎖相功能(PLL);

提供用以驅動相機的時鐘信號。

如無法滿足上述要求,則圖像的像質及機器視覺系統的質量將難以保證。因此,圖像採集卡對的相機控制變得十分重要。大部分機器視覺應用要求在事件發生的第一時間獲得相關圖像,因此,所選擇的圖像採集卡一般應具有外部觸發的功能。

爲了提高機器視覺系統的性能,需要具有幀復位功能的相機。幀復位相機允許相機的時序產生中斷,可在任意點進行復位,從而可迅速返回至一幀圖像的項端。這一特性使相機可對外部事件快速做出反應。如不具有這一能力,當相機開始採集圖像,併爲採集卡提供圖像數據時,將會產生延遲。更爲嚴重的是:由於觸發信號和相機的時序不同步,這種延遲可能是可變的。對RS170格式的信號,這種延遲的範圍爲0至一幀圖像(33ms)。 輸入信號調節(如增益控制、偏置控制等)功能對於減小相機特性變化、光源波動的影響,爲圖像採集卡提供最佳的視頻信號十分重要。另外,在輸入信號中經常採用查找表(lookup table)對圖像數據進行修改,使之更易於進行信號處理和圖像顯示。

數據處理 許多機器視覺應用需要主機控制幾個裝置和管理多個事件,這一趨勢導致了多任務中斷驅動軟件的出現。因此,圖像採集卡和軟件應可在諸如Microsoft Windows NT操作系統中採用中斷及多線程操作。爲了降低成本,一些圖像採集卡並沒有集成過多存儲器,而是依*PCI總線的高速度,完成圖像數據至主機存儲器的轉換。在某些情況下,採用以上方法可進行實時的或接近於實時的圖像數據採集。另一方面,機器視覺系統並不僅僅是採集圖像並進行顯示,系統一般還應具有多任務處理能力,如顯示圖像,響應中斷,處理I/O,分析數據等。在這種情況下,不含存儲器的圖像採集卡對於不斷增長的CPU負荷顯得無能爲力。主機CPU只能簡單進行圖像數據的轉換,而無法完成其他的處理任務。

圖像採集卡的軟件 在考慮圖像採集卡的軟件時,應首先考慮所需的軟件集成任務。選擇由自己開發相應的算法,或是採用成熟的軟件包將決定系統的通用性及開發週期。 一般情況下,採用成熟的軟件包開發相應的應用程序,可加速機器視覺系統的開發速度,並帶使系統具有更高的可*性。上述方法中,主機軟件與圖像採集卡的集成性將成爲限制系統性能的瓶頸之一。因此,需重點考慮圖像採集卡軟件與圖像處理軟件包的接口是否成熟。基本的圖像採集卡軟件至少應包括:觸發、選通、幀復位、數據傳輸、圖像顯示、相機接口控制等功能。當系統採集一幀圖像並傳輸至主機存儲器時,就可進入強大的機器視覺圖像處理庫,解決實際的機器視覺問題。

上述方法可極大地提高系統的性能,降低開發成本。當選用機器視覺軟件包時,需確定所選用的圖像採集卡是否支持。

理解機器視覺系統對於圖像採集卡的實際需求十分重要,以下是當選擇機器視覺系統中的圖像採集卡時,需要考慮的幾個問題。

1. 回顧一下相機的需求:所選擇的圖像採集卡是否支持相機?是否提供了相機所需的即插即用接口?

2. 檢驗圖像採集卡數字量化能力。其噪聲是否對測量結構構成了影響?

3. 所選擇的圖像採集卡是否具有以下能力:

觸發能力

選通能力

幀復位能力

鎖相(PLL)採集能力

相機時序輸出能力

輸入信號調節能力

CPU進行圖像處理時執行何種命令?圖像採集卡是否佔用大量CPU時間?

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