本文我們將研究機(jī)器視覺(jué)圖像采集器及其使用的各種接口。

首先，我們將概述外圍計(jì)算機(jī)卡，然后探討圖像采集器中使用的不同類型的機(jī)器視覺(jué)接口。

讓我們從一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題開(kāi)始：什么是外圍計(jì)算機(jī)卡，以及如何對(duì)它們進(jìn)行分類？

用于機(jī)器視覺(jué)的圖像采集卡、NIC和主機(jī)適配器

外圍機(jī)器視覺(jué)計(jì)算卡通常分為三類：主機(jī)適配器、NIC和圖像采集卡。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，主機(jī)適配器通過(guò)授予額外端口來(lái)擴(kuò)展主機(jī)PC的功能。只要安裝了正確的驅(qū)動(dòng)程序，任何東西都可以連接和使用。安裝主機(jī)適配器卡是一種經(jīng)濟(jì)高效的方式，可以擴(kuò)展主機(jī)PC的接口功能，而無(wú)需花錢購(gòu)買新的工業(yè)電腦。然而，主機(jī)適配器的作用有限——它們不會(huì)提高電腦的性能，也不會(huì)提供任何處理能力。

NIC，即網(wǎng)絡(luò)接口卡，是一種計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可使計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)，并可根據(jù)卡的不同提供額外的處理能力。例如，如果您的項(xiàng)目需要在一個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像，并在另一個(gè)區(qū)域處理這些圖像，則可以使用本地網(wǎng)絡(luò)上的NIC來(lái)完成，通常使用帶有RJ-45連接器的以太網(wǎng)電纜。

另一方面，圖像采集卡是專門為成像設(shè)計(jì)的外圍卡。

圖像采集卡是一種機(jī)器視覺(jué)硬件卡，可從視頻流中捕獲或“抓取”單個(gè)靜態(tài)幀。然后可根據(jù)應(yīng)用使用不同的機(jī)器視覺(jué)算法處理這些幀。

圖像采集器卡曾經(jīng)是連接相機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要方法。從那時(shí)起，該技術(shù)變得更加精簡(jiǎn)，圖像采集器通過(guò)USBVision、GigEVision和CoaXPress等接口與PC連接。

這些主要接口形成了機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的一套革命性標(biāo)準(zhǔn)，即GenICam，這是現(xiàn)代機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的基石。

GenICam

機(jī)器視覺(jué)接口標(biāo)準(zhǔn)有多種，但對(duì)于機(jī)器視覺(jué)而言，沒(méi)有一種標(biāo)準(zhǔn)像GenICam、那樣重要。GenICam是“通用相機(jī)接口”的合成詞，于2006年正式創(chuàng)建，旨在將相機(jī)接口、PC硬件支持和軟件兼容性整合在一起。

這就是我們現(xiàn)在所知的“即插即用”功能-可以使用制造商A的相機(jī)，將其插入制造商B的計(jì)算機(jī)，使用制造商C生產(chǎn)的電纜，運(yùn)行制造商D開(kāi)發(fā)的機(jī)器算法-并且一切都可以順利運(yùn)行，沒(méi)有任何障礙，前提是所使用的所有硬件和軟件都符合GenICam標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)器視覺(jué)接口比較

千兆網(wǎng)視覺(jué)

GigEVision于2006年與GenICam一同推出，采用以太網(wǎng)式端口，價(jià)格相對(duì)便宜，在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中很常見(jiàn)。GigEVision相機(jī)可以通過(guò)長(zhǎng)達(dá)100米的電纜連接到主機(jī)PC（實(shí)際上距離要遠(yuǎn)得多-本系列后面會(huì)詳細(xì)介紹），并且仍能提供可靠的成像，這使其成為體育廣播和其他需要長(zhǎng)電纜的應(yīng)用的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

GigE前面的數(shù)字表示特定平臺(tái)的帶寬。標(biāo)準(zhǔn)GigE（或“1GigE”）能夠?qū)崿F(xiàn)1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。這意味著5GigE和10GigE帶寬分別能夠?qū)崿F(xiàn)5Gbps和10Gbps的傳輸速度。

USB視覺(jué)

USBVision因其成本低廉以及與幾乎所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的固有兼容性而廣受歡迎，被廣泛應(yīng)用于各地的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。

USB3Vision自進(jìn)入機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域以來(lái)發(fā)展迅速。2013年推出的USB3.0速度可達(dá)5Gb/s。兩年后，USB3.1推出，速度可達(dá)10Gb/s。隨后在2017年，USB3.2增加了多個(gè)數(shù)據(jù)通道，速度可達(dá)20Gb/s。

朗銳智科提供一系列采用USB3Vision格式的圖像采集卡。查看我們的圖像采集卡頁(yè)面了解更多信息。

CoaXPress

CoaXPress是GigE和USBVision的絕佳替代選擇。它依賴于簡(jiǎn)單的同軸接口，每根電纜能夠提供6.25Gbps的傳輸速度，而較新的CoaXPress2.0迭代每根電纜的傳輸速度為12.5Gbps。

此接口還支持電纜供電，簡(jiǎn)化了復(fù)雜性，無(wú)需在項(xiàng)目中鋪設(shè)額外的電源線。這對(duì)于需要緊湊性和物流簡(jiǎn)單的系統(tǒng)（如自動(dòng)駕駛汽車）來(lái)說(shuō)是完美的選擇。CoaXPress也是一種低延遲、低噪音的接口，這對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)用至關(guān)重要。

此外，使用CoaXPress可以通過(guò)一個(gè)圖像采集器運(yùn)行多個(gè)攝像機(jī)-這意味著該平臺(tái)的潛在可擴(kuò)展性是無(wú)限的。

CameraLink

CameraLink與上述機(jī)器視覺(jué)接口標(biāo)準(zhǔn)一樣，誕生于2000年，源于20世紀(jì)90年代為每一種可能的LVDS相機(jī)和圖像采集器組合設(shè)計(jì)定制電纜的挫敗感。

雖然CoaXPress和CameraLink電纜的復(fù)雜性略高于GigE和USBVision，但這些平臺(tái)確實(shí)有優(yōu)勢(shì)。CameraLink有一系列不同的單獨(dú)接口類型，涵蓋不同的帶寬、電纜長(zhǎng)度和價(jià)格點(diǎn)。