图像采集卡介绍

1、12 v 模拟视频相关知识v 图像采集卡相关知识v 主板总线介绍3 v 模拟信号和数字信号信号数据可用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取值是否离散来确定。模拟信号指幅度的取值是连续的，幅值可由无限个数值表示数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内4 v 模拟信号(a)和数字信号(b)幅度UA(t)0t(a)幅度UA(t)0t(b)5 v 模拟信号和数字信号信号类型信号类型模拟信号模拟信号数字信号数字信号传输距离长，使用屏蔽较好的视频线可直接传输200300m，使用放大器中继可以传输超过

2、1公里短，即使是使用网口摄像机也只能达到100m左右信道利用率低，传输一个信息需要大量的附加标识信息，信号过度综合，不能多路传输高，数字化以后可以很方便地进行分时或分码多路传输，可有效地提高信道的利用率成本低高抗干扰能力低，电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降高，经过多次转换、中继、远距离传输后不会使信噪比恶化技术要求低高6 v 视频制式由视频模拟数据和视频同步数据构成 NTSC（National Television Standards Committee，北美及日本） PAL（Phase Alternate Li

3、ne，欧洲及亚洲大部分国家） SECAM（Sequential Couleur Avec Memoire，法国） 我国目前采用的标准是PAL-D7 制式NTSC PAL 垂直同步信号 60Hz 50Hz 水平同步信号 15750 15625 场(Field)扫描频率60场/s 50场/s 帧(Frame)扫描频率 30帧/s 25帧/s 场(Field)扫描时间 16.67ms 20ms 帧(Frame)扫描时间 33.33ms 40ms 场(Field)扫描垂直分辨率 262.5 312.5 帧(Frame)扫描垂直分辨率 525 625每秒行扫描速度(行频) 5253015750 6252

4、515625 8 v 复合视频和S-Video 复合视频的彩色视频信号是这样构成的：首先有一个基本的黑白视频信号，然后在每个水平同步脉冲之后，加入一个颜色脉冲和一个亮度信号。因为彩色信号是由多种数据“叠加”起来的，故称之为“复合视频”。S -Video是一种信号质量较高的视频接口，它取消了信号叠加的方法，可有效避免一些无谓的质量损失。它的功能是将RGB三原色和亮度进行分离处理。 9 v 颜色空间 对一种颜色进行编码的方法统称为“颜色空间”或“色域”(Color Space)。RGB(16位/24位/32位)YUV(YCbCr) 其他(HSV、CMYK、数码相机自定义格式等)Alpha通道10

5、v 颜色空间 RGB32（8:8:8:8）RGB24（8:8:8）DWORDPixel Data31:0Byte 3 31:24Byte 2 23:16Byte 1 15:8Byte 0 7:0DW0AlphaRGBDWORDPixel Data31:0Byte 3 31:24Byte 2 23:16Byte 1 15:8Byte 0 7:0DW0B1R0G0B0DW1G2B2R1G1DW2R3G3B3R211 v 颜色空间 RGB16（5:6:5）RGB15（5:5:5）DWORDPixel Data31:0Byte 3 31:24Byte 2 23:16Byte 1 15:8Byte 0

6、7:0DW0R131:27,G126:21,B120:16R015:11,G010:5,B04:0DWORDPixel Data31:0Byte 3 31:24Byte 2 23:16Byte 1 15:8Byte 0 7:0DW00,R130:26,G125:21,B120:160,R014:10,G09:5,B04:012 v 颜色空间 YUV16（4:2:2）Y8DWORDPixel Data31:0Byte 3 31:24Byte 2 23:16Byte 1 15:8Byte 0 7:0DW0Cr0Y1Cb0Y0DW1Cr2Y3Cb2Y2DWORDPixel Data31:0Byte

7、3 31:24Byte 2 23:16Byte 1 15:8Byte 0 7:0DW0Y3Y2Y1Y013 v 帧和场 (隔行信号和逐行信号)标准的模拟视频信号是隔行信号，一帧分成两场 偶数场包含所有的偶数行(0, 2, . . . ) 奇数场包含所有的奇数行(1, 3, . . . ) 标准模拟视频在采集和传输的过程中使用的是场，而不是帧 一帧图像的两场之间有时间差(造成运动模糊)14 v 帧和场 (隔行信号和逐行信号) 隔行(帧)奇场偶场15 v 就是将图像或视频(模拟信号)转换成计算机软件可以“理解”的数字格式(数字信号)。 图像采集卡的工作原理图数字解码A/D转换格式转换缓冲PCI接口

8、16v 帧图像大小(Image Size)： WidthHeight(长宽) v 颜色深度(Depth，比特数)： 8/16/24/32Bitv 帧率(Fps) ： 标准PAL制是25帧/s，标准NTSC制是30帧/s v 数据量Q(MB) ： 图像信号每秒的数据量Q = WHfd/8 例：PAL单路视频最大数据量： Q = 7685762532/8 = 42.1875(MBytes/s) 17v 单路采集传输速率（全分辨率）： 8位黑白方式：15Mbyte/s16位方式： 30Mbyte/s24位方式： 45Mbyte/s32位方式： 60Mbyte/s v 多路采集时传输速率成倍增加 如Q

9、P300在24位颜色深度时，传输数据量达到454=180Mbyte/s，远大于PCI总带宽v 图像出现拉道现象，主要是主板带宽不够一个关键的指标是：主机板的桥路与DMA通道的速度，在这方面的表现，INTEL芯片组一般要好于VIA芯片组，且与CPU速度无关。18PCIX86结构常见总线32位总线标准理论极限带宽133MBytes/s平均带宽90-100MBytes/s左右多个PCI设备共享带宽可以扩展为64位PCI总线19PC-104/Plus紧凑型PCI总线32位总线标准理论极限带宽133MBytes/s平均带宽90-100MBytes/s左右多至三个PC-104/Plus设备共享带宽与PC-

10、104总线（16位）差别极大，不能通用20PCI-E64位总线标准1x的理论极限带宽266MBytes/s平均带宽220MBytes/s左右每个PCI-E设备独占带宽可以有x1, x2, x4, x8, x16 , x32等扩展方式，提高传输带宽x2, x4, x8, x16 , x32等扩展向下兼容21Mini PCI紧凑型PCI总线32位总线标准理论极限带宽133MBytes/s平均带宽90-100MBytes/s左右多个Mini PCI设备共享带宽22使用灵活、集成度高、功耗低采集传输基本不占用CPU时间，并可将图像直接传送到计算机内存或显存现有产品VT系列CG(QP)系列DT41123

11、 VT系列图像采集卡命名规则VTxxx芯片：1 BT878同时可采集的视频总数：1、2、4总线：0 PCI1 PC-104/Plus2 PCI-E3 MiniPCI24 VT1系列图像采集卡25 VT1系列单路图像采集卡 DH-CG110 DH-VT111 DH-VT11326 VT1系列双路图像采集卡 DH-VT120 DH-VT121DH-VT12327 VT1系列四路图像采集卡DH-VT140DH-VT14228 VT1系列产品特点采用BT878系列芯片支持Windows 2000/XP/2003、Vista、 Linux操作系统兼容前CGCard(QP)系列的开发库支持用户自定义保险箱

12、支持DirectShow驱动图像清晰度 复合视频彩色 350线 单色视频 450线29 VT1系列产品缺点BT878芯片的图像清晰度不高VT142仍采用PCI桥路芯片，因此仍然会出现拉道的现象30 4选一输入 优点： 兼容性强，支持DOS、Win3.X、Win9x、WinNT、Win2000、WinXP、Win2003、Vista、Linux等操作系统 可以支持DirectShow开发 成本较低，价格便宜 缺点： 图像清晰度一般（水平清晰度约370 TVLines） 启动速度较慢31 四路复合视频同时输入，同屏显示 优点： 兼容性强，支持DOS、Win3.X、Win9x、WinNT、Win20

13、00、WinXP、 Win2003、Vista、 Linux等操作系统 可以支持DirectShow开发 成本较低，价格便宜 缺点： 图像清晰度一般（ 370 TVLines ） 启动速度较慢32 4选一输入 单板最多可叠加三块CG320 优点： 兼容性强，支持DOS、Win3.X、Win9x、WinNT、Win2000、WinXP、 Win2003、Vista、 Linux等操作系统 可以支持DirectShow开发 成本较低，价格便宜 缺点： 图像清晰度一般（水平清晰度约370 TVLines） 启动速度较慢33 6选一输入 优点： 支持Y/C或YCbCr分量输入 启动速度快（20ms）

14、支持Win9x、WinNT、Win2000、WinXP、 Win2003、Vista、 Linux操作系统 图像清晰度较好（水平清晰度约400 TVLines ） 可以提供用户硬件加密 支持硬件水平或垂直镜像功能 缺点： 对低照度黑白摄像机支持较差 目前面临停产34 6选一输入 优点： 支持Y/C或YCbCr分量输入 启动速度快（20ms） 支持Win9x、WinNT、Win2000、WinXP、 Win2003、Vista、 Linux操作系统 图像清晰度好（水平清晰度约470 TVLines ），特别推荐显微镜用户使用 可以提供用户自定义加密 支持硬件水平或垂直镜像功能 缺点： 价格较高3

15、5 6选一输入 优点： 支持Y/C或YCbCr分量输入 启动速度快（20ms） 图像清晰度好（水平清晰度约470 TVLines ） 支持外接44小键盘 支持4路通用光电隔离IO 支持硬件水平或垂直镜像功能 缺点： 仅支持Linux操作系统36v 标准包装图像卡1块BNC-BNC视频线，根据采集的路数配置1/2/4条软件光盘1张v 其他配件硬件说明及软件开发用户手册各1本（CG或QP）视频插头与电源插头配件1套（PC-104/Plus或Mini PCI）37v 相关设备模拟摄像机视频线台式计算机或工控机38v 相关设备的选择主机板 5V供电 Intel好于VIA显卡 4M以上独立缓存 支持数据

16、直接传输至显卡的工作方式内存 至少满足操作系统的工作需要 Windows XP允许用户分配多达70的物理内存，其他操作系统则不允许（110M）39v 光盘发布 发布的光盘只提供Windows2000以上及Linux系统的驱动 其他版本的驱动由用户来信索取或从网站上下载 登陆内部网站获取版本更新的信息40v 安装图像采集卡全新安装（未安装过任何版本的驱动程序）41v 安装图像采集卡更新安装（安装过其他版本的驱动程序）过程演示42v 安装图像采集卡演示程序安装目录结构安装过程演示打开演示程序 One Card Performance MuiltCard Performance43v 使用图像采集卡

17、演示程序基础参数设置 视频制式（Video Standard） 视频格式（Video Format） 扫描方式（Scan Mode） 视频源路（Video Source） 亮度、对比度、色调、色饱和度（Brightness、Contrast、Hue、Saturation） 晶振（CryOSC Type） 镜像（Mirror） 显示方式（Display Mode）44v 图像采集卡的晶振（DirectShow支持）所有使用BT878芯片的图像采集卡都支持DirectShow驱动使用DirectShow驱动必须配合28M晶振以下图像卡需要修改晶振才能支持 VT系列所有产品 CG300 CG3204

18、5v 使用图像采集卡演示程序采集方式 连续采集到屏幕（Capture） 采集单帧到屏幕（Capture Shot） 连续采集到内存（Snap） 采集序列到内存（Snap Shot） 回放（Play Back）46v 使用图像采集卡演示程序高级参数设置 位屏蔽（Mask） 分配内存（Allocate Memory） 采集到内存时的存储方式（Interline） 延迟（Delay） 多路同时设置参数的方法（Select Card）47v 使用演示程序常见问题显卡基地址无效 显卡不支持直接采集到屏幕 GF8，9系列 Trident9750 S3 Savage3D、Savage4 显卡使用动态显存 I