图像采集卡（Image Grabber）又称为图像卡，它将摄像头的图像视频信号，以帧为单位，送到计算机的内存和VGA帧存，供计算机处理、存储、显示和传输等使用；在机器视觉系统中，图像卡采集到的图像，供处理器作出工件是否合格、运动物体的运动偏差量、缺陷所在的位置等等处理。

需要图像卡接受的图像视频信号的格式繁多，参看第3章，我们在这里再简要罗列一下：

l  模拟视频和数字视频；

l  标准视频和非标准视频信号；

l  隔行和逐行扫描方式；

l  黑白和彩色摄像头输出；

l  复合和各种分量式彩色视频信号。

本章我们将首先讨论模拟视频输入的采集卡，数字式输入也将会给予一定的介绍。

图像卡的结构方框见图7-1，图中列出了较完备的黑白图像卡的结构，以后我们将逐步介绍方框图中的各功能块；其中的输出查找表和输出D/A在当今大多数图像卡中都不需要了，只在有特殊要求的领域存在，例如医疗图像。

模拟视频经A/D，转换成数字量，通过缓存由PCI总线送到主机内存，或VGA的帧存。CPU读取并处理内存中的图像，获得机器视觉系统所需的结果。

7-1  图像卡的分辨率和频带

在第4章，已经详细讨论了图像的采样、分辨率和频谱带宽的关系。在第4-4节，给出了在对一行视频信号采样时，采样频率、行频和水平总采样点数之间的关系，

fs=行频fv×水平总采集点数

和视频频谱带宽

以及一行视频信号的采样示意图，图7-2。

在对标准视频CCIR采样时，它一行的总采集点数为945，正程有效视频期间为768个点。但是对于非标准视频信号来说，代表图像卡分辨率的水平总采集点数，在行频fv不变的情况下，与采样频率fs成正比，即fs越高，图像卡能获得的图像分辨率越高。所以最高的采样频率fs是图像卡的重要参数之一。

非标准视频图像卡的采样频率fs是可调的，但在机器视觉系统中，并不是分辨率越高越好，它取决于两个因素：

a. 分辨率越高，采样后图像的像元数就越多，要求CPU处理的时间越长，同时对内存的要求也越高；

b. 水平采样的间隔应与行间垂直采样的间隔保持相等，以保证每一个像元为正方形，正方形的像元有利于后面的图像处理精度和速度。

在第4章曾讨论过混叠干扰的形成原因，在非标准视频图像卡的调节过程中，采样频率fs应该与输入的视频带宽fb保持

fs≥2fb

的关系。但是，一般的摄像头内只具有一个简单的低通滤波器，并不能将大于fb的频谱成分较彻底地滤除，大于fb的高频成分只能缓慢地衰减。低质量的CCD摄像头的视频甚至不具有简单的低通滤波器去滤除那些对视频无用的高频成分，包括噪音、干扰、甚至于固定频率分量。所以在图像卡内具备一个抗混叠滤波器是非常必要的，而且这个滤波器的低通截止频率fb随着采样频率fs的变化而自动变化，使得视频的带宽在通过抗混叠滤波器后，永远保持fs≥2fb的关系，在保证最大分辨率的情况下，不产生混叠干扰。

所以图像卡的模拟视频单元，如放大器A/D转换前部的模拟部分应具有足够的频带宽度，当视频信号通过它们时，尽可能减少视频频谱中的高频分量的损失；同时图像卡又必需具有抗混叠的低通滤波器，让视频频谱中低于1/2 fs的成分通过，衰减掉高于1/2fs的部分。

图像卡的这些性能决定了它能达到的图像分辨率和清晰度。