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機器視覺系列｜第七期
機器視覺被譽為智能制造皇冠上的明珠。凌云光深耕機器視覺行業二十余載，擁有豐富的技術積累及應用實踐經驗，深度參與編寫了《機器視覺發展白皮書》2021版。本欄目將以白皮書為藍本，為您講述機器視覺發展變遷、機遇挑戰、市場前景、行業應用。快來跟隨凌小云一起探索機器視覺的星辰大海吧！
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什么？直播也需要采集卡？
我們就拿現在最火的直播帶貨來講講，一般直播帶貨的主播，我們能想到的直播設備有電腦、攝像機、聲卡、麥克風、燈光設備和采集卡，其他設備都比較好理解，唯獨這個采集卡，很多人可能就看不明白了，在直播中采集卡能夠把你相機實時畫面傳給電腦，讓畫面有更好的清晰度和色彩值，所以選擇一個性價比高的采集卡，對于主播來說非常重要！
使用采集卡后傳輸畫面對比
什么是圖像采集技術？
了解了主播們用的視頻采集卡，聊一聊機器視覺領域中的圖像采集卡。圖像采集卡是控制攝像機拍照、完成圖像采集與數字化、協調整個系統的重要設備。它一般具有3大功能模塊：
①圖像信號的接收與A/D轉換模塊，負責圖像信號的放大與數字化。
②控制輸入輸出接口，主要負責協調工業相機進行同步或實現異步重置拍照、定時拍照等。
③總線接口，負責通過PC機內部總線高速輸出數字數據，一般是PCI接口，傳輸速率可高達130Mbps，完全能勝任高精度圖像的實時傳輸，且占用較少的CPU時間。
采集卡的發展：三大發展階段
模擬采集卡:將模擬視頻信號轉化成數字信號，主要解決將模擬相機輸出的圖像數據進行采樣、量化并轉化成電腦可辨別的數字數據。再利用DSP等處理平臺進行數字處理。
數字采集卡:主要解決數字圖像信號的信息格式轉換作用，將相機端的數字圖像信號由不同的格式協議，轉化成PCIE格式并被主機解讀、存儲和處理。傳統的數字圖像采集卡包括：千兆網卡，USB3.0采集卡，CameraLink采集卡，CoaxPress采集卡，Firewire采集卡等。德國Ximea公司為自家PCIE高速相機配套推出了PCIE的轉接卡，主要解決物理接口連接問題，但無數據格式轉換功能。未來朝著嵌入式發展，可見越來越多的USB3.0，mipi，GigE接口的采集卡轉接板出現，解決與主流嵌入式系統對接的問題。
具備預處理能力數字采集卡:以德國Basler為代表的采集卡廠商，率先推出帶預處理功能的數字圖像采集卡，該卡利用FPGA+軟件平臺，提供簡易的工作流程，利用拖拽式操作即可完成復雜的FPGA圖像預處理工作，大大簡化了上位機的算法處理壓力。該產品受到很多高端AOI廠商的青睞。
未來采集卡發展趨勢
①數據帶寬增高&預處理能力加大
隨著計算機技術的發展和硬件水平的提升，采集的速度越來越高，數據量也越來越大，這就要求了數據采集和轉換的精度也必須提高，采集卡的接口技術更豐富且在采集卡上所做的預處理功能也越來越多。DSP、PowerPC、FPGA技術，并行處理技術的發展，高速總線的發展，使得大數據量實時處理和大數據量復雜運算的實時處理都變為可能，未來還可能發展到圖像的大數據量無線傳輸、光纖傳輸和圖像檢索技術，在這些復雜的大系統中硬件處理技術尤為重要。
②采集傳輸可靠性增強
觸發、采集和傳輸的可靠性要求，多路I/O的控制與處理，圖像系統與上下位機控制系統的融合（例如與運動控制系統的融合等）也在不斷提升。
③工業視覺標準接口快速發展及協議國際標準化加速
工業相機相機的數據傳輸接口多種多樣，由于接口設計目的和使用需求不同，導致多種接口并存。
目前主流使用工業相機接口
全球機器視覺標準組織G3正持續推動相機接口的標準化進程，目前已發布了多個主流視覺接口標準，如Camera Link，GigE Vision，GenCam，USB3 Vision，Camera Link HS，CoaXPress等，接口標準化的發展致力于為高速遠距離數據傳輸提供可靠保證。同時也為了解決未來與自動化產線，嵌入式應用做準備。G3正在加緊討論新的接口協議標準，如OOCI（Open Optics Camera Interface），emVision和Embedded Vision Interface（mipi，LVDS，SLVS-EC），與工業生產總線之間的接口協議VDI/VDE/VDMA 2632&OPC-UA等。
凌云光一直積極參與G3標準建設工作，與機器視覺產業聯盟一同推進接口協議統一，改善硬件與軟件兼容問題，推動機器視覺加速發展。
*文章部分圖片來源于網絡
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