隨著信息化、自動(dòng)化時(shí)代的到來(lái)，為了提高生產(chǎn)過(guò)程或是質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)督中的智能化程度，目前對(duì)信號(hào)的處理廣泛的采用了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。我們知道一般機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)獲取的都是一些模擬信號(hào)，要想能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行識(shí)別或是處理，就需要將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。圖像采集卡是連接圖像采集部分與處理部分，通過(guò)圖像采集卡可以接收相機(jī)獲取的模擬視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)其對(duì)此信號(hào)的采集、量化，最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入、存儲(chǔ)到輸出設(shè)備中。
一般情況下圖像信號(hào)的傳輸對(duì)速度有著很高的要求，普通的傳輸接口是不能滿足要求的，那么這時(shí)，還是需要圖像采集卡來(lái)起到一個(gè)輔助的作用的。
采集卡有多種種類、規(guī)格。但盡管其設(shè)計(jì)和特性不同，大多數(shù)采集卡的基本原理相同。近年來(lái)，數(shù)字視頻產(chǎn)品取得了顯著發(fā)展。數(shù)字視頻產(chǎn)品通常需要對(duì)動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，因此產(chǎn)品性能受圖像采集卡的性能影響很大。由于早期圖像采集卡以幀存為核心，處理圖像時(shí)需讀寫(xiě)幀存，對(duì)于動(dòng)態(tài)畫(huà)面還需“凍結(jié)”圖像，同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸速率的限制，因此圖像處理速度緩慢。90年代初，INTEL公司提出了PCI（Peripheral Component Interconnect）局部總線規(guī)范。PCI總線數(shù)據(jù)傳寬度為32/64位，允許系統(tǒng)設(shè)備直接或間接連接其上，設(shè)備間可通過(guò)局部總線完成數(shù)據(jù)的快速傳送，從而較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題。
選擇采集卡需要考慮的重點(diǎn)
接口制式，數(shù)據(jù)格式
接口制式包括數(shù)字（Camera Link、LVDS/RS422）、模擬（PAL、NTSC、CCIR、RS170/EIA、非標(biāo)準(zhǔn)模擬制式）一定與視覺(jué)系統(tǒng)所選用相機(jī)一致。如選用數(shù)字制式還必須考慮相機(jī)的數(shù)字位數(shù)。
模擬采集卡要考慮數(shù)字化精度
模擬采集卡的數(shù)字化精度主要包括兩個(gè)方面即
像素抖動(dòng)Pixel Jitter
像素抖動(dòng)是由圖像采集卡的A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘的誤差產(chǎn)生的像元位置上的微小的錯(cuò)誤從而導(dǎo)致對(duì)距離測(cè)量的錯(cuò)誤。如圖6所示。
灰度噪音Grey-Scale Noise
圖像采集卡的數(shù)字化轉(zhuǎn)換的過(guò)程包括對(duì)模擬視頻信號(hào)的放大和對(duì)其亮度（灰度值）進(jìn)行測(cè)量。在此過(guò)程中會(huì)有一定的噪聲和動(dòng)態(tài)波動(dòng)由圖像采集卡的電路產(chǎn)生。
如像素抖動(dòng)一樣，灰度噪聲將導(dǎo)致對(duì)距離測(cè)量的錯(cuò)誤。典型的灰度噪聲為0.7個(gè)灰度單元，表示為0.7LSB。
數(shù)字采集卡要考慮數(shù)據(jù)率大小
計(jì)算數(shù)字采集卡的數(shù)據(jù)率是否滿足系統(tǒng)的要求可按下列公式計(jì)算：
Data Rate(Grabber)>1.2 * Data Rate(Camera)
Data Rate(Camera)=R * f * d / 8
式中Data Rate(Grabber)為采集卡的數(shù)據(jù)率，Data Rate(Camera)為相機(jī)的數(shù)據(jù)率，R為相機(jī)的分辨率，f為相機(jī)的幀頻，d為相機(jī)的數(shù)字深度（或稱灰度級(jí)）。
Memory大小， PCI總線的傳輸速率
PCI總線可支持BUS Master設(shè)備以132MB/s突發(fā)速率傳輸數(shù)據(jù)。而其平均持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率一般在50-90MB/s。
來(lái)自相機(jī)的數(shù)據(jù)總是以一個(gè)固定的速率傳輸?shù)?。如果PCI總線可以維持大于視頻數(shù)據(jù)率的平均持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率，問(wèn)題看起來(lái)就解決了。然而實(shí)際上并不是這么簡(jiǎn)單，PCI總線設(shè)備只能以突發(fā)的方式向總線傳輸數(shù)據(jù)。圖像采集卡必須將每一突發(fā)之間的連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)保存起來(lái)。解決的方法就是采用On-board Memory。有些廠家出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮去除了Memory而采用數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列（FIFO），F(xiàn)IFO的大小一般以足以保存一行圖像數(shù)據(jù)為限。然而，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)的速率大于PCI的持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率時(shí)FIFO就不起作用了。
相機(jī)控制信號(hào)及外觸發(fā)信號(hào)
使圖像采集卡的時(shí)序電路與外部視頻信號(hào)的時(shí)序電路同步，需要采用鎖相環(huán)電路或數(shù)字時(shí)鐘同步電路。
外觸發(fā)：由外部事件啟動(dòng)采集的過(guò)程。
同步觸發(fā)：不改變相機(jī)與板卡之間的同步關(guān)系，采集從下一個(gè)場(chǎng)有效信號(hào)開(kāi)始。
異步觸發(fā)：改變相機(jī)與板卡的同步關(guān)系，采集從相機(jī)復(fù)位后的第一個(gè)場(chǎng)有效信號(hào)開(kāi)始。
當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)要對(duì)運(yùn)動(dòng)中目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，相機(jī)和采集卡必須要具備異步觸發(fā)的功能。
硬件系統(tǒng)的可靠性
硬件的可靠性在生產(chǎn)系統(tǒng)中是十分重要的，由設(shè)備故障而停產(chǎn)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備本身。很多板卡廠家并沒(méi)有標(biāo)明如平均無(wú)故障時(shí)間等可靠性指標(biāo)。
這里有兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的技巧用以評(píng)估不同板卡的可靠性，板上的器件的數(shù)量和功耗。
試著去選擇具有更低功耗的采集卡。在其它條件都同等的情況下一塊復(fù)雜具有更多器件的卡會(huì)比器件較少的卡耗散更多的熱量。好的設(shè)計(jì)會(huì)采用更多的ASIC（Application-specific integrated circuits）和可編程器件以減少電子器件的數(shù)量，而達(dá)到更高的功能。你還可以選擇具有更少的無(wú)用功能的卡以減少不必要的麻煩。
過(guò)壓保護(hù)是可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。接近高壓會(huì)在視頻電纜產(chǎn)生很強(qiáng)的電涌，在視頻輸入端和I/O口加過(guò)壓保護(hù)電路可保護(hù)采集卡不會(huì)被工業(yè)環(huán)境電磁干擾會(huì)產(chǎn)生的高壓擊穿。
支持軟件的功能
大多采集卡的廠商多是把其采集卡和其專用圖像處理軟件捆綁銷售的，朗銳智科（www.lrist.com）認(rèn)為在選擇采集卡的同時(shí)還必須考慮此視覺(jué)系統(tǒng)要選用的軟件與采集卡是否兼容。
隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的不斷發(fā)展，采集卡的技術(shù)也在不斷加強(qiáng)，功能也在不斷更新。如何選擇適合視覺(jué)系統(tǒng)的采集卡對(duì)于一個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行將起到很關(guān)鍵的作用。