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(1)摄像机-计算机接口

2016-05-16 19:40 288 查看
众所周知,摄像机捕获图像后输出模拟或者数字视频信号。本文将讨论图像如何传到计算机中,又是如何重建成为灰度或彩色矩阵图像。

一、对于模拟信号,我们需要再计算机中安装一块叫做图像采集卡的专用接口。有关图像采集卡的工作原理我这里就不展开讲了。首先来看看模拟信号。对于电视机有多种模拟视频标准,但是对于机器视觉来讲,其中四中比较重要:

EIA-170和CCIR。这是黑白的视频标准;

PAL和NTSC。这是彩色视频的标准。

这几种标准的主要区别是:EIA-170和NTSC的帧率为30Hz,每幅图像有525行;而CCIR和PAL帧率为25Hz,每幅图像有625行。

二、数字视频信号。模拟视频信号的同步信息是包含在信号中的,与其相反,数字视频的同步信息是分离的。为了生存数字信号,摄像机会将传感器输出的电压进行数模转换,然后将产生的数值串行或并行地传输到图像采集卡。

Camera Link :Camera Link 标准规范了数字摄像机和图像采集卡之间的接口,采用了统一的物理接插件和线缆定义。只要是符合Camera Link 标准的摄像机和图像卡就可以物理上互联。Camera Link 标准中包含Base,Medium,Full 三个规范,但都使用统一的线缆和接插件。Camera Link Base 使用4 个数据通道,Medium 使用了8 个数据通道,Full 使用12 个数据通道。Camera Link 标准支持的最高数据传输率可达680MB/s。 Camera Link
标准中还提供了一个双向的串行通讯连接。图像卡和摄像机可以通过它进行通信,用户可以通过从图像卡发送相应的控制指令来完成摄像机的硬件参数设置和更改,方便用户以直接编程的方式控制摄像机。从Camera Link 标准推出之日起,各个图像卡生产商就积极支持该标准,因此,LVDS 和Channel Link 接口的硬件已经淡出了市场。如果用户需要开发一个新的高性能机器视觉系统,无论是选择摄像机还是图像卡时,都应该优先考虑采用Camera Link 接口的产品。

IEEE 1394:IEEE1394接口是苹果公司开发的串行标准,俗称火线接口(firewire)。同USB一样,IEEE1394也支持外设热插拔,可为外设提供电源,省去了外设自带的电源,能连接多个不同设备,支持同步数据传输。IEEE1394分为两种传输方式:Backplane模式和Cable模式。Backplane模式最小的速率也比USB1.1最高速率高,分别为12.5 Mbps 、25 Mbps、50 Mbps,可以用于多数的高带宽应用。Cable模式是速度非常快的模式,分为100 Mbps、200 Mbps和400
Mbps几种,在200Mbps下可以传输不经压缩的高质量数据电影。 1394b 是 1394技术的升级版本,是仅有的专门针对多媒体--视频、音频、控制及计算机而设计的家庭网络标准。它通过低成本、安全的 CAT5 (五类)实现了高性能家庭网络。1394a自1995年就开始提供产品,1394b 是1394a 技术的向下兼容性扩展。1394b能提供800 Mbps或更高的传输速度,虽然市面上还没有1394b接口的光储产品出现,但相信在不久之后也必然会出现在用户眼前。
IEEE1394连接线相比于USB接口,早期在USB1.1时代,1394a接口在速度上占据了很大的优势,在USB2.0推出后,1394a接口在速度上的优势不再那么明显。同时绝对多数主流的计算机并没有配置1394接口,要使用必须要购买相关的接口卡,增加额外的开支。单纯1394接口的外置式光储基本很少,大多都是同时带有1394和USB接口的多接口产品,使用更为灵活方便。IEEE 1394的原来设计,系以其高速传输率,容许用户在电脑上直接透过
IEEE 1394 介面来编辑电子影像档案,以节省硬碟空间。在未有 IEEE 1394 以前,编辑电子影像必须利用特殊硬件,把影片下载到硬碟上进行编辑。但随着硬碟空间愈来愈便宜,高速的IEEE 1394 反而取代了 USB 2.0 成为了外接电脑硬碟的最佳接口。1394A所能支持理论上最长的线长度为4.5米,标准正常传输速率为100Mbps,并且支持多达63个设备。

USB2.0:USB(Universal Serial Bus2.0,通用串行总线)是一种应用在计算机领域的新型接口技术。USB接口具有传输速度更快,支持热插拔以及连接多个设备的特点。目前已经在各类外部设备中广泛的被采用。USB接口有三种:USB1.1,USB2.0和USB3.0。理论上USB1.1的传输速度可以达到12Mbps,而USB2.0则可以达到速度480Mbps,并且可以向下兼容USB1.1。早在1995年,就已经有个人电脑带有USB接口了,但由于缺乏软件及硬件设备的支持,这些个人电脑的USB接口都闲置未用。1998年后,随着微软在Windows
98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB接口才逐步走进了实用阶段。这几年,随着大量支持USB的个人电脑的普及,USB逐步成为个人电脑的标准接口已经是大势所趋。在主机端,最新推出的个人电脑几乎100%支持USB;而在外设端,使用USB接口的设备也与日俱增,例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键盘、鼠标等等。

Gigabit Ethernet (千兆网):吉比特以太网或称千兆以太网,(GbE, Gigabit Ethernet或 1 GigE) 是一个描述各种以吉比特每秒速率进行以太网帧传输技术的术语,由IEEE 802.3-2005标准定义。该标准允许通过集线器连接的半双工吉比特连接,但是在市场上利用交换机的全双工连接才是标准。
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