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图像处理USB接口图像采集卡工作原理

作者:九视视频网 来源:www.xiangb.com 发表时间: 2012-3-21

USB视频图像采集卡驱动的开发包括USB的固件程序、Windows设备驱动程序和Windows主机应用程序。在计算机上,应用程序通过USB向FPGA/CPLD发送图像采集命令

  图像采集卡一般多用于低帧率静态图像处理、而视频采集卡相对图像采集卡来说,要求要高很多,虽然视频也就是动态图像而已,但是,按照视频的存储与处理方式不同,可分为模拟视频和数字视频两种.在高清视频采集录制方面,基于USB串行总线的便携式外置彩色/黑白流媒体采集盒、USB视频采集卡,比如九视T510外置单路USB视频采集卡,单通道频率25帧/秒(PAL),30帧/秒(NTSC),有效显示分辨率和回放分辨率640x480/352x240(NTSC);704x576/352x288(PAL) ,比市面低端USB多了一个控制芯片,稳定性、兼容性、采集速度、画面效果更佳,音频视频都能支持。

  视频(video)是多幅静止图像(图像帧)与连续的音频信息在时间轴上同步运动的混合媒体,多帧图像随时间变化而产生运动感,因此视频也被称为运动图像。

  USB视频图像采集卡采集的一帧图像是720×576象素,如果取彩色图像,每象素用2个字节表示,每帧图像是720×576×16=6480kbps,分成奇数场和偶数场分别存储在两片SRAM中,则每片的SRAM存储3240kbps的图像数据,因此选用了256K×16=4M位的静态存储器(SRAM)。如果只取图像的黑白部分,每象素用1个字节表示,每帧图像是720×576×8=3240kbps,每片SRAM存储1620kbps的图像数据。所采用的EZ-USB芯片理论速率是12Mbps,实际测得的速率是8Mbps,因此图像采集卡每秒传输约1帧彩色图像或2帧黑白图像。

  当插上图像采集卡后,计算机会自动识别它。当计算机检测到USB采集卡已经插上后,计算机可自动地将图像采集卡的驱动程序装入操作系统。USB视频图像采集卡驱动的开发包括USB的固件程序、Windows设备驱动程序和Windows主机应用程序。在计算机上,应用程序通过USB向FPGA/CPLD发送图像采集命令,CCD摄像头输出的PAL制式或NTSC制式的模拟视频信号通过A/D转换芯片转换成数字视频信号,用FPGA/CPLD作为采样控制器,将数字信号存入静态存储器(SRAM)中,当完成一帧图像采集后,FPGA/CPLD向USB发送中断信号,要求USB进行图像数据的传输,在PC机端接收USB送来的一帧图像数据,并且显示、存储图像。

  在计算机端,通过USB发出图像采集命令后,FPGA/CPLD进行图像采集,由于摄像头输出模拟信号,需要经过视频A/D转化睛,把模拟视频信号转化成数字视频信号,输入进FPGA/CPLD芯片,FPGA/CPLD根据状态信号RTS0把奇偶场图像信号分别存储在SRAM中。图像信号的处理和控制部分是无损图像采集卡的核心,需要对外围的器件进行集中控制和处理。FPGA/CPLD对图像信号的采集、控制、存储数据到SRAM以及从SRAM读取数据都在这里实现。

  USB2.0接口外置式视频采集卡应用

  随着数字多媒体技术的不断发展,数字图像处理技术被广泛应用于可视电话、电视会议、监控系统等各种民用、商用及工业生产领域中。USB外置式图像采集卡可以应用于图像处理和识别的项目中,由于图像信号不经过压缩处理,对后续处理没有任何影响,因此图像处理和识别的效果比一般的图像采集卡要好,满足了特殊场合的特殊需要。

  USB2.0接口图像采集卡是一种外置视频采集卡,不用拆装板卡,功能强劲,安装方便,不用外接电源,由USB接口供电,兼容性好,能够在台式机和笔记本上使用。由于采用USB2.0接口,具有支持D1采集和良好的兼容性。 适合小系统的监控, 或利用笔记本进行监控,非常方便实用。

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