图像采集卡介绍

大恒图像大恒图像大恒图像大恒图像大恒图像大恒图像大恒图像大恒图像图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡图像采集卡主讲人：徐晓觅基础知识基础知识基础知识基础知识基础知识基础知识基础知识基础知识
模拟视频相关知识
图像采集卡相关知识
主板总线介绍
主板总线介绍模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
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模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
模拟信号(a)和数字信号(b)幅度UA(t)幅度UA(t)0t(a)0t(b)模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
模拟信号和数字信号信号类型信号类型信号类型信号类型模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字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200~300m，使用放大器中继可以传输超过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高，数字化以后可以很方便地进信道利用率低，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模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
视频制式由视频模拟数据和视频同步数据构成NTSC（NationalTelevisionStandardsCommittee，北美及日本）PAL（PhaseAlternateLine，欧洲及亚洲大部分国PAL（PhaseAlternateLine，欧洲及亚洲大部分国家）SECAM（SequentialCouleurAvecMemoire，法国）我国目前采用的标准是PAL-D模拟视频知识模拟视频知识制式NTSCPAL垂直同步信号60Hz50Hz水平同步信号1575015625场(Field)扫描频率60场/s50场/s帧(Frame)扫描频率30帧/s25帧/s帧(Frame)扫描频率30帧/s25帧/s场(Field)扫描时间16.67ms20ms帧(Frame)扫描时间33.33ms40ms场(Field)扫描垂直分辨率262.5312.5帧(Frame)扫描垂直分辨率525625每秒行扫描速度(行频)525×30＝15750625×25＝15625模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
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。模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
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”(ColorSpace)。RGB(16位/24位/32位)RGB(16位/24位/32位)YUV(YCbCr)其他(HSV、CMYK、数码相机自定义格式等)Alpha通道模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
颜色空间RGB32（8:8:8:8）DWORDPixelData[31:0]Byte3[31:24]Byte2[23:16]Byte1[15:8]Byte0[7:0]DW0AlphaRGBRGB24（8:8:8）DW0AlphaRGBDWORDPixelData[31:0]Byte3[31:24]Byte2[23:16]Byte1[15:8]Byte0[7:0]DW0B1R0G0B0DW1G2B2R1G1DW2R3G3B3R2模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
颜色空间RGB16（5:6:5）DWORDPixelData[31:0]Byte3[31:24]Byte2[23:16]Byte1[15:8]Byte0[7:0]RGB15（5:5:5）DW0{R1[31:27],G1[26:21],B1[20:16]}{R0[15:11],G0[10:5],B0[4:0]}DWORDPixelData[31:0]Byte3[31:24]Byte2[23:16]Byte1[15:8]Byte0[7:0]DW0{0,R1[30:26],G1[25:21],B1[20:16]}{0,R0[14:10],G0[9:5],B0[4:0]}模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
颜色空间YUV16（4:2:2）DWORDPixelData[31:0]Byte3[31:24]Byte2[23:16]Byte1[15:8]Byte0[7:0]Y8DW0Cr0Y1Cb0Y0DW1Cr2Y3Cb2Y2DWORDPixelData[31:0]Byte3[31:24]Byte2[23:16]Byte1[15:8]Byte0[7:0]DW0Y3Y2Y1Y0模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
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)模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识模拟视频知识
帧和场(隔行信号和逐行信号)隔行(帧)奇场偶场图像采集图像采集图像采集图像采集图像采集图像采集图像采集图像采集
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接口图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算图像存储数据量的计算
帧图像大小(ImageSize)：Width×Height(长×宽)
颜色深度(Depth，比特数)：8/16/24/32Bit
帧率(Fps)：
帧率(Fps)：标准PAL制是25帧/s，标准NTSC制是30帧/s
数据量Q(MB)：图像信号每秒的数据量Q=W×H×f×d/8例：PAL单路视频最大数据量：Q=768×576×25×32/8=42.1875(MBytes/s)图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算图像传输数据量的计算
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
多路采集时传输速率成倍增加
多路采集时传输速率成倍增加如QP300在24位颜色深度时，传输数据量达到45×4=180Mbyte/s，远大于PCI总带宽
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。总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍PCIX86结构常见总线32位总线标准理论极限带宽133MBytes/s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总线总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍PC-104/Plus紧凑型PCI总线32位总线标准理论极限带宽133MBytes/s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-104总线（16位）差别极大，不能通用总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍PCI-E64位总线标准1x的理论极限带宽266MBytes/s平均带宽220MBytes/s左右平均带宽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等扩展向下兼容总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍总线知识介绍MiniPCI紧凑型PCI总线32位总线标准理论极限带宽133MBytes/s理论极限带宽133MBytes/s平均带宽90-100MBytes/s左右多个MiniPCI设备共享带宽大恒大恒大恒大恒大恒大恒大恒大恒DHDHDHDHDHDHDHDH系列图像采集卡系列图像采集卡系列图像采集卡系列图像采集卡系列图像采集卡系列图像采集卡系列图像采集卡系列图像采集卡使用灵活、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DT411DHDHDHDHDHDHDHDH--------VTVTVTVTVTVTVTVT系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡•VT系列图像采集卡命名规则VTxxx总线：0–PCI1–PC-104/Plus2–PCI-E芯片：1–BT878同时可采集的视频总数：1、2、42–PCI-E3–MiniPCIDHDHDHDHDHDHDHDH--------VT1VT1VT1VT1VT1VT1VT1VT1系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡系列采集卡•VT1系列图像采集卡总线总线总线总线源路源路源路源路PCIPCIPCIPCIPCPCPCPC----104/Plus104/Plus104/Plus104/PlusPCIPCIPCIPCI----EEEEMiniPCIMiniPCIMiniPCIMiniPCI00001111222233331111VT110VT110VT110VT110VT111VT111VT111VT111VT113VT113VT113VT1132222VT120VT120VT120VT120VT121VT121VT121VT121VT123VT123VT123VT1234444VT140VT140VT140VT140VT142VT142VT142VT142DHDHDHDHDHDHDHDH--------VT1VT1VT1VT1VT1