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成像技术中科学级相机的图像采集与处理模式
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时间:2013-10-15 17:07:35

 

        随着科学技术水平的不断发展以及对用户自动化技术需求的增加,利用机器替代人眼进行视觉行为的成像技术得到了很大的推动与发展。机器视觉技术相比人眼视觉有着无法比拟的优势,例如非接触检测模式所带来的高安全系数、24小时不受环境影响的持续工作带来的高效率以及不受人眼物理条件限制的高分辨率等等,因此,其有着非常广泛的应用范围。

        以科学级相机为主要成像组件的机器视觉技术相比普通成像设备具有噪声低、像素高、功耗小等突出性能,在天文观测、医疗仪器、军事侦察等应用领域都发挥着重要的作用。例如美国QSI相机就有着非常优越的性能,,宽动态范围、良好的线性度、很低的噪声和创新的设计,被广泛应用于天文学、医学和工业成像等领域,为客户提供了各种全面的解决方案。

        一套完整的成像系统主要是由图像信息模块、图像采集单元以及图像处理单元三个部分组成,图像信息模块主要负责获取图像信号,图像采集单元则负责对所获取的图像信号进行预处理、采样、模数转换等,有时还需要负责数据的存储与传输,而图像处理单元进行的则是图像的进一步处理、存储以及显示等。在这整个图像采集与处理的过程中,主要有三种模式,分别为:硬件采集与软件处理模式、硬件采集与硬件处理分离模式、硬件采集处理一体化模式。这三种模式各有特点、各有优势,而不同的应用可以采用不同的模式。下面对这三种模式作逐一介绍:

        1、硬件采集与软件处理模式:这一模式采用硬件进行图像数据采集,并将采集到的数据存储到内存中,根据实际需要通过软件来对图像进行处理。其优势在于不仅可以对获取后的图像进行处理,而且还可以在采集过程中进行同步处理。

        2、硬件采集与硬件处理分离模式:与上一种模式不同的是,这一模式的图像处理任务有专门的硬件来完成,但是图像处理和采集是保持相互独立的,采集任务由专门的图像采集卡完成,处理任务有专用DSP图像处理板实现,采集和处理通过特定的总线进行数据交换。

        3、硬件采集处理一体化模式:这一模式的图像采集和处理由统一的硬件实现,两者之间的数据交换通过本内总线实现,图像采集由专门的数字转换模块完成,图像处理通过DSP模块实现,模块间采用紧偶合一体化设计。以科学级相机为主要核心的机器视觉技术就是采用的这一图像采集与处理模式。

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