基于PCI图像卡的图像实时处理系统开发.pdf

基于PCI 图像卡的图像实时处理系统开发 吉志宏，刘晓平 北京邮电大学自动化学院，北京（100876 ） E-mail：jijihong@ 摘 要：文章介绍了一种以CCD 作为图像传感器，以OK 系列图像采集卡为图像采集与处 理单元，并用PC 机进行处理显示的图像实时处理系统的设计方案和实现方法。同时对OK 系列图像卡的二次开发和图像增强进行了研究。 关键词：PCI 总线，图像采集卡，CCD ，图像增强 1. 引言 随着现代电子技术的快速发展，图像采集与处理技术已经广泛地应用于生物医学、工业、 军事、电信等领域。PCI总线是当前流行的微机局部总线之一，也是当前局部总线发展的新 趋势，它将外设直接挂到CPU的局部总线上，并以CPU速度运行，可大大提高外设的运行速 度。OK系列图像卡就是由北京嘉恒中自图像技术有限公司自主开发的基于PCI总线的图像技 术产品，可通过高速PCI总线实现直接采集图像到VGA显示存储器或主机系统内存，而不必 像传统AT总线的采集卡必须自带帧存储器。这不仅可以使图像直接采集到VGA显示存储器， 实现图像和菜单同屏显示，实现单屏工作方式，而且可以利用PC机内存的可扩展性，实现 所需数量的序列图像逐帧连续采集，进行序列图像的处理和分析。此外，由于图像可直接采 集到主机内存，图像处理可直接在内存中进行，因此图像处理的速度随CPU速度的不断提高 而得到提高，这也使得对主机内存的图像进行一些并行出来成为可能。所有采用基于PCI总 线的OK系列图像卡可使图像采集系统高速而有效的进行图像的采集和处理。本文提出了一 种基于PCI 图像卡的图像实时采集处理系统，利用OK系列摄像机作为图像传感器，OK系列 PCI 图像采集卡作为图像采集和处理单元，并用PC机显示和处理图像，通过软件编程实现对 图像的增强处理，实现高速实时图像采集与处理，可靠性好，结构简单，连接方便，实时性 好。 2. 系统硬件组成 图像采集处理系统的硬件主要包括计算机和图像采集设备。由于现在PC机的总体性能 有很大的提高，而且通用性好，所以本系统选择PC机作为图像采集处理系统的硬件平台。 图像采集设备是由CCD摄像机和基于PCI总线的OK系列图像采集卡来完成。系统结构图如 下： 图1 系统结构图 图像卡选用OK_M10B 图像卡，OK_M10B是基于PCI总线的标准视频黑白图像采集卡， 是一款专业级的黑白采集卡，它采用了高带宽输入，数字抗混叠、滤波等多项先进技术。 - 1 - OK_M10B适用于工业检测、科学图像处理及医疗影像等研究开发领域的高质量图像采集卡。 该卡视频输入可为PAL或NTSC等标准或非标准视频信号；采集点阵行方向连续可调，最大 点频为25M ；8位高精度信噪比A/D ，宽范围亮度对比度软件调节；输入的视频幅度可适应 0.2V～3V峰峰，零点调整可适应-1.5V～1.5V变化范围；点阵扰动小于2ns ；图像采集采用高 效总线分享技术，提高CPU并行处理能力；可直接采集格式为8位、24位、32位；高带宽输 入，数字抗混叠滤波技术，图像水平分辨达600线；可采集单场，单帧，连续帧，精确到位； 外触发信号输入（TTL低电平），外触发（低电平沿）硬件采集控制。 CCD摄像机采用OK系列摄像机OK_AM1100 ，是一种为摄取静止和运动物体图像而设 计的高精度逐行扫描黑白RGB摄像机。CCD芯片为1/2英寸、具有方形排列像元，能获取高 精度图像的光电传感器。严密设计的外触发CCD扫描方式和高速可控曝光时间的结合，提供 了可靠而稳定地获取时间段运动图像的方式。它具有连续和外触发两种逐行扫描工作模式； 控制像元扫描的时钟从10MC/S至40MC/S 可调，一幅图像的扫描帧频可达100Hz 。 OK_AM1100 的工作模式、主时钟、亮度、对比渡、曝光时间等摄像机的工作状态，可以通 过RS232C 串行接口，由软件设定和控制，提供了对摄像机进行遥控的手段。适用于科学研 究、工业