模拟视频信号
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模拟视频信号

小施 2021-01-11 9142 0


多年来,市场上已经建立了模拟图像处理系统,从2000年代中期开始到2000年代中期,具有FireWire,USB3已取代了它们。

模拟视频信号和机器视觉组件的优势

  1. 先进的技术,受到最终客户的认可,并且可以长期使用

  2. 通过带有多个板载AD转换器的抓帧卡,可以轻松实现几台摄像机的绝对同步图像捕获

  3. 视频数据不是通过系统总线发送的,而是通过协议发送到帧采集卡的。这保证了高数据安全性和实时能力。

  4. 信号线大于10 m没问题

  5. 提供可锁定的插头和电缆,适用于拖链或机器人的电缆

(USB和1394a接口的主要问题是电缆长度太短,在许多应用中都没有使用转发器。只有千兆位以太网在这方面取得了重大进展。)

模拟视频标准RS 170 / CCIR,NTSC和PAL

可以根据视频标准或未定义的标准传输模拟图像。具有标准分辨率和标准图像刷新率的工业相机可根据各种标准工作。电视技术的常见格式是630 x 480像素的RS 170和欧洲768 x 572像素的CCIR。

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两种标准都描述了隔行扫描模式下单色图像数据(“黑白电视”)的传输,信号电平和时序。为了减少带宽,使用了一个技巧。前半帧仅传输奇数行,下半帧仅传输偶数行。由于监控管的磷光余辉,足以达到足够的质量。但是,隔行相机的使用可能会在捕获移动物体时导致严重的图像干扰。

电视技术的进步很快就通过色彩信息提高了先前的标准。出于兼容性的考虑,颜色信息在单色信号中作为色差信号传输,随后被解调为RGB信息。RS 170扩展到NTSC,CCIR扩展到PAL。

为了传输图像,可以使用带有BNC连接器的简单同轴电缆,同时传输完整的视频信号及其图像数据以及水平和垂直同步信号。摄像机以所谓的PLL(锁相环)模式工作:抓帧器通过同步信号检测摄像机的视频周期,因此可以正确地数字化图像。由于摄像机以自由模式工作而不触发,因此软件必须等待请求图像,直到完全读出旧图像并捕获并传输新图像。使用同轴电缆无法实现具有触发功能的实时摄像机采集。使用BNC电缆的电缆长度无需数字同步信号,因此可以毫无困难地达到100 m或更长。

另一个标准是SVHS,仅在1987年才引入。为了传输,亮度和颜色信号被分离。

非标准化视频信号

对于许多应用程序,上表中列出的分辨率和图像刷新率不足。对于机器视觉应用而言特别重要的是,还可以捕获运动部件而不会产生干扰的图像条纹:

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隔行读出

带模糊图像的图像(请放大)。偶数和奇数图像行的时间延迟读数会导致这种效果。

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逐行扫描

即使运动,图像仍显得正常且清晰。(具有合适亮度的快速快门速度)。

因此,许多专业的模拟摄像机传输其信号

  1. 不符合使用640 x 480像素到大约1600 x 1200像素分辨率的更高帧速率的全帧模式(逐行扫描)的标准。

  2. 不是使用BNC电缆,而是使用Hirose电缆,该电缆也可以传输其他同步信号。

为了更好的同步,水平和垂直同步以及像素时钟除了可以使用附加数据线传输到实际的视频信号外,还可以传输到帧采集器,以便提供更好的图像数字化。特别是通过这种方式,可以更好地保证使用一个图像采集卡的多个摄像机的图像同步,与其他数字接口(例如USB或FireWire)相比,这无疑是一个优势。然而,从10 m开始传输附加信号时,无法实现非常长的电缆长度。

模拟视频技术的缺点

  1. 总是需要以图像采集卡形式的附加硬件,这些硬件仅提供1到最多4或8个摄像机的连接插座。为了控制更多的摄像机,必须使用几个图像采集卡或多路复用器(转换开关)。

  2. 没有发送数字信号,抓帧器必须从模拟视频信号中重建数字值。在不传输水平和垂直同步信号以及像素时钟信号的情况下,必须预期抖动至少为0.2像素。

  3. 无法直接检测和配置摄像机。必须使用DIP开关或串行接口分别配置每个工业模拟摄像机。配置可能性尚未标准化。

  4. 超出模拟标准(全画幅,高分辨率)的摄像机需要单独的配置文件来描述视频时序。各个摄像机的配置可能性尚未标准化。


标签:摄像机

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