圖像采集�是圖像采集部分和圖像處理部分的接口。圖象經(jīng)過采�、量化以后轉(zhuǎn)換為�(shù)字圖象并輸入、存儲到幀存儲�的過�,叫做采集。由于圖像信號的傳輸需要很高的傳輸速度,通用的傳輸接口不能滿足要�,因此需要圖像采集卡。圖像采集卡還提供數(shù)字I/O的功��
●視頻輸入標準視頻信號和逐行非標準黑白視頻信��
●多路視頻輸入軟件切換,可采集單�/單幀/連續(xù)幀�
●采集分辨率�768*576�1024*1024�
●點�170M�
●支持硬件任意開�,二級縮放,硬件翻轉(zhuǎn)
●有類似�(nèi)存映射的功能,多個應用程�/進程可以共享其采集的圖像�(shù)�(jù)�
●信號接入丟失感知,無信號不藍屏、死�
●硬件控制幀率流量,可在實際使用中和其它采集卡配�,更有效提高PCI帶寬的利�
●支持RGB32、RGB24、YUV422、RGB8等采集格�
●編程完全使用微軟提供DirectShow/VFW接口,也可提供基于VC、VB、Delphi等演示程序和源代��
●行場頻全自動檢測:具有全自動行場頻自適應能力和信號自檢測能�,信號源信號變化不需用戶�(diào)節(jié),完全適合無人值守應用
●可外觸�(fā)(低電平沿)硬件采集控制,具有高帶寬輸入,數(shù)字抗混迭濾波技��
采集,視�/圖象�(jīng)過采�、量化以后轉(zhuǎn)換為�(shù)字圖象并輸入、存儲到幀存儲器的過程。由于圖像信號的傳輸需要很高的傳輸速度,通用的傳輸接口不能滿足要�,因此需要圖像采集卡�
從視頻源得到的信�,經(jīng)過視頻接口送到視頻采集卡,信號首先進過模數(shù)�(zhuǎn)�,然后送到�(shù)字解碼器解碼。模�(shù)�(zhuǎn)換器ADC實際上也是一個視頻解碼器,可以看出它對來自視頻源的視頻信號解碼和�(shù)字化,另�,采用不同的顏色空間可選擇不同的視頻輸入解碼器芯��
視頻采集就是將視頻源的模擬信號通過處理�(zhuǎn)變成�(shù)碼信�,并將這些�(shù)碼信息存儲在電腦硬盤上的過程。這種模擬�(shù)碼轉(zhuǎn)變是通過視頻采集卡上的采集芯片進行的。通常在采集過�,對�(shù)碼信息還進行一定形式的實時壓縮處理�
1、視野(FOV)或�(xiàn)場是相機及光學系�(tǒng)“看”到的真實世界的具體部分�
2、CCD芯片將光能轉(zhuǎn)化為電能�
3、相機將此信息以模擬信號的格式輸出至圖像采集��
4、AD � �(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成 8 位(或多位)的數(shù)字信�。每個象素獨立地把光強以灰度值(Gray level)的形式表達�
5、這些光強值從CCD芯片的矩陣中被存儲在�(nèi)存的矩陣�(shù)�(jù)結構��
灰度值(Gray Level)—� 象素光強弱信息的表示灰度值為真實世界圖像量化的表�(xiàn)方法。�?;叶戎祻淖詈诘阶畎诪? � 255。光線進入CCD象素,如果光強達到CCD感應的極�,此象素為純白色。對應于�(nèi)存中該象素灰度值為255。如果完全沒有光線進入CCD象素,此象素為純黑色。對應于�(nèi)存中該象素灰度值為0�
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許多�(shù)碼達人對圖像采集卡這個詞并不陌生,眾所周知,圖像采集卡充當著鏈接攝像機與計算機的橋�,將采集到的信息輸送給電腦。那么攝像作為必不可少的部分,選購圖像采集卡時要注意哪些方面��
下面為您簡單介紹圖像采集卡的技術參�(shù)以供參��
圖像采集卡的技術參�(shù)主要有以下幾方面�
?�?)圖像傳輸格�
圖像采集卡需要支持系�(tǒng)中攝像機所采用的輸出信號格�。大多數(shù)攝像機采用RS422或EIA*(LVDS)作為輸出信號格�。在�(shù)字相機中,IEEE1394,USB2.0和Camera Link幾種圖像傳輸形式則得到了廣泛應用�
?�?)圖像格式(像素格式�
黑白圖像:通常情況下,圖像灰度等級可分�256�,即�8位表�。在對圖像灰度有更精確要求時,可�10��12位等來表��
彩色圖像:彩色圖像可由RGB(YUV�3種色彩組合而成,根�(jù)其亮度級別的不同�8�8�8�10�10�10等格��
�3)傳輸通道�(shù)
當攝像機以較高速率拍攝高分辨率的圖像時,會�(chǎn)生很高的輸出速率,這一般需要多路信號同時輸�,因此好的圖像采集卡要能支持多路輸入�
一般情況下,圖像采集卡�1路,2��4��8路輸入等之分�
?�?)分辨率
采集卡能支持的點陣反映了其分辨率的性能。一般采集卡可支�768*576點陣,而性能�(yōu)異的采集�,如維視�(shù)字圖像技術有限公司生�(chǎn)的MV2000高清黑白圖像采集卡,其支持的點陣可達2048*1536,很大程度上提高了成像質(zhì)量。除此之�,單行點�(shù)和單幀行數(shù)也可反映采集卡的分辨率性能�
�5)采樣頻�
采樣頻率反映了采集卡處理圖像的速度和能�。在進行高度圖像采集�,需要注意采集卡的采樣頻率是否滿足要�。目前采集卡的采樣頻率可�65MHZ�
?�?� 傳輸速率
主流圖像采集卡與主板間都采用PCI接口,其理論傳輸速度�132MB/S�
綜上所�,想必您對圖像采集卡這一概念有了初步的認�,希望可以對想要采購圖像采集卡的達人們,提供一定幫��
1 引言 �(xiàn)代化生產(chǎn)和科學研究對視頻圖像采集系統(tǒng)的要求日益提高。傳�(tǒng)的圖像采集卡速度�、處理功能簡單、采用分立元�、電路非常復�;而且可靠性差、不易調(diào)試、不能很好地滿足特殊要求。FPGA(�(xiàn)場可編程門陣列)是專用集成電路中集成度的一�,用戶可對FPGA�(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊重新配置,以實現(xiàn)用戶所需邏輯功能。用戶對FPGA的編程數(shù)�(jù)放入芯片,通過上電加載到FPGA中,對其進行初始�;也可在線對其編程,實現(xiàn)系統(tǒng)在線重構� 基于FPGA技術的圖像采集主要是通過集成的FPGA開發(fā)�,使用軟件編程把圖像的采集控制程�?qū)懭隖PGA開發(fā)板的芯片�,通過仿真技術來進行圖像的采集處理分�。通過這種方式,便于及時地�(fā)�(xiàn)設計中的錯誤,從而有效地縮短研發(fā)時間� 2 系統(tǒng)的組成及基本原理 該圖像采集系�(tǒng)主要由模擬視頻信號解碼模�,I2C控制接口模塊,采樣控制模�,SDRAM存儲控制模塊�
�1 圖像采集卡系�(tǒng)框架�
SAA7113H芯片把從CCD采集來的模擬視頻信號�(zhuǎn)化成Y U V =4 2 2格式的數(shù)字圖像信�。這些信號在同步脈沖的作用下進入采集控制�。采樣控制器在奇偶場控制信號下把圖像信息存入SDRAM�。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)由隔行掃描圖像到逐行圖像的轉(zhuǎn)化及存儲�
2.1 模擬視頻信號解碼
由于SAA7113H芯片具有I2C接口,該模塊則通過I2C總線來配置SAA7113H初始化的信息。工作涉及SAA7113H的初始化字的配置、工作方式的配置;行同步開始和結束標志位、確定亮�、色�、飽和度的大小以及輸出圖像數(shù)�(jù)信號的格��
2.2 I2C控制接口模塊
I2C模塊作為SAA7113H寄存器初始配置的整體控制模塊。具體可以分成I2C[_]cmd和數(shù)�(jù)傳輸兩個模�。I2C[_]cmd模塊為純組合邏輯電路,完成信號的�(fā)送控制任�,配合rom[_]data[7.0]和rom[_]addr[7.0]信號完成�(shù)�(jù)的尋址與存入等工作;而數(shù)�(jù)傳輸模塊主要和I2C[_]cmd模塊一起組合成I2C的數(shù)�(jù)控制寫入模塊,它主要負責對I2C[_]cmd模塊的輸出信號進行緩存,并在其輸出端輸出I2C總線的串行數(shù)�(jù)SDA以及 I2C總線的串行時鐘信號SCL�
�2 I2C控制模塊及數(shù)�(jù)傳輸模塊
2.3采樣控制模塊
模塊在Verilog編程語言的控制下,把SAA7113H輸出的一幀灰度�(shù)字視頻圖像數(shù)�(jù)進行奇偶場的分開存儲,達到隔行到逐行的圖像轉(zhuǎn)�,與此同�,通過控制行采集數(shù)和列采集�(shù),滿�720*576�25幀/秒的分辨率的要求�
�3采樣控制器模�
2.4 SDRAM控制存儲模塊
�4 SDRAM控制及SDRAM存儲模塊
SDRAM模塊作為�(shù)�(jù)的存儲模�,可以具體分成SDRAM控制接口模塊以及SDRAM存儲模塊(SDRAM)。SDRAM控制接口模塊用于對數(shù)�(jù)存儲的控�,發(fā)出控制讀寫信號來使數(shù)�(jù)存儲到SDRAM模塊里面;SDRAM模塊則通過本身的邏輯存儲單�,把從SDRAM控制接口模塊出來的數(shù)�(jù)存儲到自身的存儲空間��
3 方案模擬仿真及具體實�(xiàn)
3.1 采樣控制器的功能仿真
�5 控制器同步狀�(tài)�
Idel:默認空閑狀�(tài)(開始或復位狀�(tài)�。此時如果收到數(shù)�(jù)8‘hff,進入State1,其它情況在本狀�(tài)停留�
State1: 開始接收�(shù)�(jù)狀�(tài)。此時收到數(shù)�(jù)8’h00 ,進入State2;收到數(shù)�(jù)8’hff,停留在本狀�(tài),其它情況返回Idel�
State2:數(shù)�(jù)確認成功狀�(tài)。此時若收到�(shù)�(jù)8’h00 ,�(shù)�(jù)確認成功,接下來輸出圖像視頻信號,進入State3,其它情況狀�(tài)�(zhuǎn)到Idel�
State3:視頻圖像數(shù)�(jù)的接收狀�(tài),表明數(shù)�(jù)采集及傳送即將開始。在此狀�(tài)�,若收到�(shù)�(jù)8’hc7,進入圖像奇數(shù)場采集;若收到數(shù)�(jù)8’h80,進入圖像偶數(shù)場采�。其它情況回到Idel�
State4:奇場圖像采集狀�(tài)。奇�(shù)場開始采�,同時輸出場同步及奇場信號來控制計數(shù)器計�(shù)。與此同�,狀�(tài)自動恢復到Idel。為下一次的圖像場的采集做好準備�
State5:偶場圖像采集狀�(tài)。偶�(shù)場開始采�,同時輸出場同步及偶場控制信號來控制計數(shù)器計�(shù)。與此同�,狀�(tài)將自動恢復到Idel。為下一次的圖像場采集做好準備�
3.2 SDRAM控制存儲模塊仿真實現(xiàn)
1)數(shù)�(jù)的突�(fā)式讀�
SDRAM支持的實突發(fā)式的讀�。本文所設置的讀取設為整頁式突發(fā)讀�,具體的工作過程:cmd�(fā)�001b的控制信�,進行帶自動預充電的SDRAM讀操作,cmd[_]ack�(fā)出高電平應答信號,同時Cs[_]n低電平表示片選有�??刂菩盘朢as[_]n、Cas[_]n、We[_]n的值輸出為010b,表示進行帶自動預充電的SDRAM操作,緊接著進行讀操作。數(shù)�(jù)在讀取的時�,從CAS讀取指令發(fā)出到筆數(shù)�(jù)輸出,存在讀取潛伏期(CL�。故�(shù)�(jù)的讀出有一定的時鐘延遲,在本文中CL=2。即延時兩個時鐘周期,之后�(shù)�(jù)從Dq口從SDRAM讀�。如�6所示是采用序列�(shù)讀入時的modelsim的仿真圖�
�6 �(shù)�(jù)的突�(fā)式讀取時序圖
2)數(shù)�(jù)的突�(fā)式寫�
�(shù)�(jù)的整頁式突發(fā)寫過程與讀操作類似:cmd控制信號010b控制進行帶自動預充電的SDRAM寫操�,cmd[_]ack應答,Cs[_]n低電平表示芯片選中工作。與此同�,控制信號Ras[_]n、Cas[_]n、We[_]n的值輸出為011b,對行地址和列地址進行激活,然后�(fā)�100b寫控制信�。由于信號的寫入不需要時鐘延遲,故此時數(shù)�(jù)從DATAIN口輸�,經(jīng)過寄存后從Dq存入SDRAM芯片里面,從而完成采集數(shù)�(jù)的存儲。如�7所示是采用序列�(shù)寫入時的modelsim的仿真圖�
�7 �(shù)�(jù)的突�(fā)式寫入時序圖
4 結束�
該圖像采集卡系統(tǒng)是基于FPGA技�,軟件上則采用verilogHDL實現(xiàn)。此圖像采集卡完全適用于靜態(tài)圖像以及幀�(shù)不是很多的動�(tài)圖像。經(jīng)過邏輯分析儀中的采集分析得知,對于一�25幀/秒的圖像采集要求,該圖像采集系�(tǒng)具有很好的效��
本文是采用FPGA的圖像采集技術,通過構造采樣控器來實現(xiàn)圖像信號隔行到逐行的轉(zhuǎn)�,這樣就避免了同時使用兩個RAM來分別存儲奇場信號和偶場信號。另外,與傳�(tǒng)的RAM存儲器相�,SDRAM存儲器具有更高的讀寫速度�
維庫電子�,電子知�,一查百��
已收錄詞�161989�