如何選用圖像采集卡

摘要：介紹圖像采集卡的選用。

　    隨著市場(chǎng)上越來(lái)越多的視覺(jué)板卡，及配套的軟件包大量涌現(xiàn)。相信大家都會(huì)覺(jué)得，難以決定到底選用哪一家公司的產(chǎn)品才是*選擇。 
        在展開(kāi)討論之前，首先要糾正一個(gè)普遍存在的錯(cuò)誤觀念：即，在我們選用板卡的標(biāo)準(zhǔn)不是“好”與“壞”、“強(qiáng)”與“弱”，而是“適合”與“不適合”。一張?jiān)O(shè)計(jì)出色的采集卡外加功能強(qiáng)大的軟件配套，自然是一個(gè)“好”的選擇。但如果在你的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)中，只用到了其軟件 包中一半的函數(shù)。那么，對(duì)于你們公司來(lái)說(shuō)，整套產(chǎn)品雖然是“好”的產(chǎn)品，但卻不是適合的產(chǎn)品 
        1. 板卡硬件功能的對(duì)比 
        目前市場(chǎng)上的視覺(jué)板卡，主要可分為三類：一、視覺(jué)采集卡。這就是我們zui提到的Frame Grabber。它zui主要的功能就是將相機(jī)中輸出的模擬圖象信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，zui終傳至電腦中的內(nèi)存中去；二、具有顯示功能的視覺(jué)卡。這種板卡，在上一種采集卡的基礎(chǔ)之中，又另加入了圖象顯示功能。即，可以將圖象直接顯示到任何顯示器上；三、自帶處理器的板卡。這種板卡本身就帶有處理器，進(jìn)行圖象處理工作的程序，不必在電腦中而可以直接在板卡上運(yùn)行。 
        由于以上三種板卡在硬件上就有很大不同，很難作橫向?qū)Ρ取Ｒ虼宋覀儍H就板卡一些常見(jiàn)的功能作分析對(duì)比。 
        · 相機(jī)支持：隨著市場(chǎng)上各種新功能相機(jī)的出現(xiàn)，板卡與相機(jī)的匹配問(wèn)題便更加顯得重要了。一、制式。CCD相機(jī)有各種不同制式，如CCIR、RS170等等。確定板卡是否支持所有制式的信號(hào)；二、異步信號(hào)。異步信號(hào)可以節(jié)省拍照時(shí)間。不過(guò)在選用具有異步信號(hào)功能的相機(jī)之前，首先要確定板卡也有此功能。這一功能對(duì)于運(yùn)行速度要求*的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。以RS170為例，如果沒(méi)有這一功能，系統(tǒng)等待拍照的時(shí)間為0～40毫秒；三、逐行掃描。 越來(lái)越多的系統(tǒng)會(huì)使用到逐行掃描相機(jī)，因此要首先知道板卡是否支持這種相機(jī)；四、多分辨率支持。不是每張板卡都可以支持所有分辨率的相機(jī)；五、多頻道。多數(shù)板卡，都可以同時(shí)控制二個(gè)以上的相機(jī)。至于，其他一些不常見(jiàn)的功能，如時(shí)鐘功能等，這里略過(guò)不提。 
        · 燈源激發(fā)：相當(dāng)多的板卡帶有燈源激發(fā)功能。這不僅縮短了系統(tǒng)總體運(yùn)行的時(shí)間，簡(jiǎn)化了編程人員的工作。更重要的在于，這一功能可以更加有效地使燈源與相機(jī)同步工作。 
        · 圖象存儲(chǔ)：大家已經(jīng)知道，相機(jī)拍照的時(shí)間zui多為40毫秒，而系統(tǒng)對(duì)于圖象進(jìn)行分析、測(cè)量的時(shí)間則要漫長(zhǎng)得多。因此，在實(shí)際操作中，常常會(huì)出現(xiàn)相機(jī)“等待”電腦的情況。因此，一些板卡便另設(shè)有一些內(nèi)存，作為圖象的緩沖區(qū)。即，在前一幅圖象尚未分析完之間，接下來(lái)相機(jī)所傳來(lái)的圖象，暫時(shí)存放到緩沖區(qū)中。之后，再以*先出的方式，逐一送至電腦內(nèi)存。不過(guò)，關(guān)于板卡的這一硬件功能，市場(chǎng)上有兩個(gè)全然相反的評(píng)價(jià)。 
        · 其他參數(shù)：如，信號(hào)轉(zhuǎn)換速度等。 
        2. 板卡軟件包的對(duì)比 
        面對(duì)不同公司的視覺(jué)軟件包時(shí)，該如何作出正確的選擇？根據(jù)上面所講“軟件包的基本功能與構(gòu)成”一節(jié)，就其中較重要的部分，下面我們一一作出分析。 
        我們首先要考慮的問(wèn)題是：哪一家公司的軟件更加容易使用，即在此軟件包基礎(chǔ)上作二次開(kāi)始，是否容易上手、能否縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮： 
        · 開(kāi)發(fā)硬件環(huán)境：此軟件包在你公司所選用的電腦硬件系統(tǒng)下是否能正常運(yùn)行。如，是否支持PCI接口、顯示卡等。 
        · 開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)；此軟件包在你們公司所選用的操作系統(tǒng)下能否正常運(yùn)行。如，是否支持WIN2000，Linux等等。 
        · 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：此軟件包是否適用于你們公司所選用的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。如，使用VC＋＋，VB、CPB、DELPHI等語(yǔ)言作二次開(kāi)發(fā)，是否簡(jiǎn)單易用。 
        當(dāng)然我們還要對(duì)比不同公司的軟件包，在圖象處理方面的功能的優(yōu)劣。 
        · 邊緣尋找功能：邊緣尋找，是圖象處理中zui為基本也是zui為常用的工具。此功能主要以下幾個(gè)參數(shù)作對(duì)比：一、精度。可以查閱軟件包的產(chǎn)品介紹或是使用說(shuō)明；二、穩(wěn)定性。可使用不同圖象對(duì)軟件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，如，進(jìn)行GR&R測(cè)試；三、多樣性。是否能夠應(yīng)付各種不同的實(shí)際情況。如，不同形狀的邊緣尋找，不同明暗情況下的邊緣尋找等等；四、速度。可在統(tǒng)一的情況下（如，使用同一圖象）對(duì)不同系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。 
        · 目標(biāo)定位功能：目標(biāo)定位功能，是圖象處理中另一基本且常用的工具。同樣有以下幾個(gè)參數(shù)作對(duì)比：一、精度。可以查閱軟件包的產(chǎn)品介紹或是使用說(shuō)明；二、穩(wěn)定性。可使用不同圖象對(duì)軟件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試；三、速度。對(duì)于目標(biāo)定位功能來(lái)說(shuō)，其運(yùn)行速度的快慢，可以認(rèn)為是其軟件水平高低的直接標(biāo)志之一。可在統(tǒng)一的情況下（如，使用同一圖象、同一速度電腦）對(duì)不同系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試；四、操作復(fù)雜程度。由于目標(biāo)定位功能比邊緣尋找功能在算法上要復(fù)雜得多，這就使得此功能參數(shù)設(shè)置的繁簡(jiǎn)程度，會(huì)直接影響二次開(kāi)發(fā)的難易。 
        · 圖象欲處理功能：圖象欲處理功能（如，二值化、邊緣銳化、反差調(diào)節(jié)等等），可以提高圖象分析速度、簡(jiǎn)化分析工程。 
        · 字符讀取功能（OCR）：對(duì)于那些主要應(yīng)用于各種字符讀取的視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，此功能尤為重要。 
        · 數(shù)據(jù)讀取功能：目前，絕大多數(shù)公司的軟件包中，都帶有條形碼、二維碼的讀取功能。大家所要注意的是，不同軟件應(yīng)付在不良情況的能力，如，光源不足、圖象不清、源碼殘缺等情況。 
        · 圖象緩沖功能：與板卡的“圖象存儲(chǔ)”功能相似，這一功能的主要目的，是為了緩解拍照與運(yùn)算時(shí)間上不同步的矛盾。與板卡上硬件緩沖區(qū)所不同的是，這一功能純由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常的概念是，在內(nèi)存中開(kāi)辟一固定空間，從板卡傳來(lái)的圖象信號(hào)，在電腦分析完之前都會(huì)按序存在這一空間里。每幅圖象地址的指針，另存在一堆棧中。圖象以*先出的方式清除。 
        · 實(shí)際應(yīng)用功能：很多公司，為了適應(yīng)越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在原有的底層軟件基礎(chǔ)上，又開(kāi)發(fā)出可應(yīng)用于某一特定領(lǐng)域的軟件包，以方便這一行業(yè)中的視覺(jué)二次開(kāi)發(fā)商。如，半導(dǎo)體行業(yè)中BGA檢測(cè)工具；顯示器生產(chǎn)業(yè)中的顯示檢測(cè)工具；機(jī)器手行業(yè)中的系統(tǒng)定位工具等等。 
        · 接口功能：軟件包是否能夠方便地與其他軟件或控件接口，一起運(yùn)行。 
        · 其他輔助功能：除以上所講的各功能以外。各視覺(jué)公司又各自開(kāi)發(fā)出一些其他非圖象處理的軟件工具，以方便使用。如，數(shù)據(jù)分析工具（SPC）、圖象顯示工具、畫(huà)圖工具等等。 
        3. 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)限及功能 
        在對(duì)該選用哪家公司板卡的問(wèn)題上，作出決定之前。我們還要考慮公司所要開(kāi)發(fā)的目標(biāo)系統(tǒng)，要擁有哪些功能？在確定了系統(tǒng)這些功能之后，接下來(lái)要考慮這些功能是否要由自己來(lái)完成，還是使用板卡公司所提供的底層軟件包，等等一系列的問(wèn)題。 
        下面，我們就將這些問(wèn)題按思考步驟綜合一下： 
        a) 系統(tǒng)功能：首先確定所要開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，應(yīng)該有哪些基本功能。 
        b) 開(kāi)發(fā)時(shí)限：再根據(jù)項(xiàng)目的具體要求，確定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期。 
        c) 開(kāi)發(fā)商支持：軟件包開(kāi)發(fā)商是否有詳盡的使用說(shuō)明；是否能提供足夠的源代碼；如果在本地區(qū)有人員；人員是否會(huì)說(shuō)中文--如果不會(huì)，你們的開(kāi)發(fā)人員是否能與他們很好地溝通。 
        d) 人力資源：考慮能夠參與開(kāi)發(fā)工作的人力資源，包括：編程能力、機(jī)器視覺(jué)知識(shí)等等方面。考慮這個(gè)問(wèn)題，是因?yàn)橥ǔ＿x用功能完備的軟件包，并不一定能縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，但卻能夠簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)工作，使源程序便于優(yōu)化。 
        e) 分析軟件包功能：確定軟件包所提供的工具，是否能夠支持系統(tǒng)所要求實(shí)現(xiàn)的功能。 
        f) zui后決定：根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能--哪家公司的軟件包，能夠覆蓋zui多的系統(tǒng)功能；項(xiàng)目要求的開(kāi)發(fā)時(shí)間--哪家公司的軟件zui容易使用、開(kāi)發(fā)周期zui短；公司的人力資源--哪家公司的軟件包，你公司開(kāi)發(fā)人員的水平。綜合以上各點(diǎn)zui決定：哪家的公司的板卡及軟件包，你。