机器视觉系列--板卡选型

          机器视觉应用对图像采集卡的特性要求与多媒体、医疗及军事等应用有所不同。在机器视觉系统中，当某一事件发生时，系统应能够实时获取当时的图像，并进行分析、判断。例如：当零件在传送带上进行传输时，当某一零件通过图像传感器时，机器视觉系统应实时获取它的图像，并由计算机中的算法判定其质量。在选择机器视觉系统中的图像采集卡是，需重点考虑以下几个因素。

■ 相机控制

机器视觉系统一般应具备以下特性：

□ 精确的A/D转换电路；

□ 具有良好锁相功能（PLL）；

□ 提供用以驱动相机的时钟信号。

如无法满足上述要求，则图像的像质及机器视觉系统的质量将难以保证。因此，图像采集卡对的相机控制变得十分重要。大部分机器视觉应用要求在事件发生的第一时间获得相关图像，因此，所选择的图像采集卡一般应具有外部触发的功能。

为了提高机器视觉系统的性能，需要具有帧复位功能的相机。帧复位相机允许相机的时序产生中断，可在任意点进行“复位”，从而可迅速返回至一帧图像的项端。这一特性使相机可对外部事件快速做出反应。如不具有这一能力，当相机开始采集图像，并为采集卡提供图像数据时，将会产生延迟。更为严重的是：由于触发信号和相机的时序不同步，这种延迟可能是可变的。对RS170格式的信号，这种延迟的范围为0至一帧图像（33ms）。 输入信号调节（如增益控制、偏置控制等）功能对于减小相机特性变化、光源波动的影响，为图像采集卡提供最佳的视频信号十分重要。另外，在输入信号中经常采用查找表（lookup table）对图像数据进行修改，使之更易于进行信号处理和图像显示。

■ 数据处理 许多机器视觉应用需要主机控制几个装置和管理多个事件，这一趋势导致了多任务中断驱动软件的出现。因此，图像采集卡和软件应可在诸如Microsoft Windows NT操作系统中采用中断及多线程操作。为了降低成本，一些图像采集卡并没有集成过多存储器，而是依*PCI总线的高速度，完成图像数据至主机存储器的转换。在某些情况下，采用以上方法可进行实时的或接近于实时的图像数据采集。另一方面，机器视觉系统并不仅仅是采集图像并进行显示，系统一般还应具有多任务处理能力，如显示图像，响应中断，处理I/O，分析数据等。在这种情况下，不含存储器的图像采集卡对于不断增长的CPU负荷显得无能为力。主机CPU只能简单进行图像数据的转换，而无法完成其他的处理任务。

■ 图像采集卡的软件 在考虑图像采集卡的软件时，应首先考虑所需的软件集成任务。选择由自己开发相应的算法，或是采用成熟的软件包将决定系统的通用性及开发周期。 一般情况下，采用成熟的软件包开发相应的应用程序，可加速机器视觉系统的开发速度，并带使系统具有更高的可*性。上述方法中，主机软件与图像采集卡的集成性将成为限制系统性能的瓶颈之一。因此，需重点考虑图像采集卡软件与图像处理软件包的接口是否成熟。基本的图像采集卡软件至少应包括：触发、选通、帧复位、数据传输、图像显示、相机接口控制等功能。当系统采集一帧图像并传输至主机存储器时，就可进入强大的机器视觉图像处理库，解决实际的机器视觉问题。

上述方法可极大地提高系统的性能，降低开发成本。当选用机器视觉软件包时，需确定所选用的图像采集卡是否支持。

理解机器视觉系统对于图像采集卡的实际需求十分重要，以下是当选择机器视觉系统中的图像采集卡时，需要考虑的几个问题。

1. 回顾一下相机的需求：所选择的图像采集卡是否支持相机？是否提供了相机所需的即插即用接口？

2. 检验图像采集卡数字量化能力。其噪声是否对测量结构构成了影响？

3. 所选择的图像采集卡是否具有以下能力：

□ 触发能力

□ 选通能力

□ 帧复位能力

□ 锁相（PLL）采集能力

□ 相机时序输出能力

□ 输入信号调节能力

CPU进行图像处理时执行何种命令？图像采集卡是否占用大量CPU时间？