图像采集卡到底是什么？为什么要使用它们？

在机器视觉方案中我们常常会听到图像采集卡，您的图像处理器或集成商可能在其物料清单中提到了该组件，但是您可能不太理解图像采集卡，在这篇文章中，我们使这个主题更容易理解。在此过程中，我们回应以下询问：

• 图像采集卡到底是什么？
• 它们有什么用？
• 何时以及为什么应该使用它们？

为什么要使用图像采集卡？

帧或视频采集卡的最初目的是将模拟图片转换为数字信号。由于当今纯数字图像处理技术的流行，这种用法大部分已经消失。

如今，数码相机使用图像采集卡连接到不具有相同数据接口（例如 USB）的设备。图像采集卡还可用于向链接的PLC或机器人控制器发送触发器，其中包含有关图像处理进度的信息。通过他们的界面，他们还可以宣布和传达有关传入图片数据的精确时间的信息。

功能

在大多数模拟图像采集卡中，模数转换器位于采样保持放大器之后。这给每个输入电压一个数字。模拟图片被转换为数字表示形式，从而允许图像捕获的数字传输。

由于有了数字图像采集卡，不再需要这种翻译。相反，这里通常使用计算机中的 PCI 或 PCI Express 卡来获取定义的图像格式的数据。如有必要，可以利用附加功能和可编程参数来更改数据转换的格式。因此，数字图像采集卡充当各种图片格式的解释器。

图片数据传输只是一方面

图像采集卡可实现精确的数据速度和传输预测，因为图像捕获到机器视觉转换服务始终通过电缆进行操作。这对于时间敏感的操作（例如识别损坏的物品）尤其重要。由于图像采集卡通常与千兆位以太网一起使用，因此数据传输速度最高可达 25 GB/s。这表明延迟已达到1以下。因此，小于1秒的延迟现在是可行的。这对于大图片数据来说是一个显著的改进。

数据检查也由更先进的图像采集卡完成。因此，他们能够准确声明所有数据是否按预期传输，或者更重要的是，数据是否丢失以及在何处丢失。这极大地简化了故障排除。

图像采集卡能够将完整的图像采集过程整合到单个设备上，这无疑是其最大的优势。当今的图像处理系统通常是多层的，有时还很复杂。使用图像采集卡极大地方便了该过程的管理。

抓取功能提供更快的处理速度

不同图片捕捉设备的所有触发和同步可以通过图像采集卡进行管理。特别是当使用多个相机和闪光灯时。另一个好处是能够立即集成图像处理。例如，颜色调整就属于这一类。

简单的图像处理任务可能已经由图像采集卡处理，从而释放了所链接PC的CPU。这是通过计算机内置的直接内存访问 (DMA) 实现的。以这种方式，图像采集卡可以立即处理传入的数据，而不会浪费任何时间。节省的时间是巨大的。

图像采集卡需要引起注意的点

尽管具有所有这些功能、连接和交互，图像采集卡绝不是工业机器视觉的一小部分。为了处理偶尔困难的操作，其实施和正确使用需要广泛的用户专业知识。

在处理PC中，还必须连接图像采集卡。如果采用PCI总线采集器，则可能需要更大的PC外壳。某些控制柜中可能会变得相当拥挤。

何时使用以及为什么使用它？

当图像处理需要快速可靠的解决方案时，总是会使用图像采集卡。这对于实际的图片捕捉和早期处理以及同步多部分设置都适用。图像采集卡在此类情况下确实大放异彩。除了捕捉体育赛事之外，工业中的典型用途主要集中在生产线上对时间敏感的质量检查。

图像采集卡的应用非常广泛，可以用于医学影像诊断、工业检测、安防监控、教育教学等领域。在医学影像诊断中，图像采集卡可以将医学影像转换为数字信号，方便医生进行分析和诊断。在工业检测中，图像采集卡可以实时捕捉产品表面的缺陷和问题，提高生产质量和效率。在安防监控中，图像采集卡可以将监控摄像头捕捉到的视频信号转换为数字信号，方便存储和管理。在教育教学中，图像采集卡可以将实验现场的图像或视频传输到电脑上，方便学生观察和学习。总的来说，图像采集卡在各个领域都有着重要的应用，为数字化图像处理和管理提供了便利。