基于DS-4004HC圖像采集卡的二次開發(fā)新技術(shù)

1 圖像卡概述
1．1 DS-4004HC卡的技術(shù)參數(shù)及功耗
視頻輸入接口：BNC插座；視頻輸入阻抗：75Ω；視頻輸入幅度：Vp-p=1．O V；每個(gè)芯片功耗：1．9 W左右；整塊卡功耗：3．5 W；采集幀率范圍：1～25幀／s(PAL)，1～30幀／s(NTSC)。
1．2 圖像采集卡的工作原理及流程
CCD探測器輸出的模擬視頻圖像經(jīng)多路切換器、解碼器、A／D變換器，將數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖器。經(jīng)裁剪、比例壓縮及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后，由內(nèi)部控制圖形覆蓋與數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)位置(顯存或計(jì)算機(jī)內(nèi)存)由軟件確定。
圖像采集卡進(jìn)行圖像采集的工作流程如圖1所示。

一般情況下，圖像卡的開始操作和初始化參數(shù)設(shè)置最好在用戶應(yīng)用程序初始化中完成，圖像卡的結(jié)束操作應(yīng)在應(yīng)用程序退出前執(zhí)行。圖像卡采集圖像數(shù)據(jù)，不占用計(jì)算機(jī)CPU時(shí)間，支持圖像的實(shí)時(shí)處理。采集圖像到屏幕和采集圖像到內(nèi)存的操作不能同時(shí)進(jìn)行，即同一時(shí)刻圖像卡只能采集圖像到屏幕，或者到內(nèi)存。
1．3 采集卡的應(yīng)用接口函數(shù)
?？低?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/DS">DS-4000HC采集卡SDK接口庫提供了應(yīng)用功能模塊。包括對(duì)圖像采集卡的控制，采集圖像到屏幕或內(nèi)存，錯(cuò)誤處理，采集圖像到屏幕控制，采集圖像到內(nèi)存控制，數(shù)據(jù)傳遞等功能。提供的文件如表1所示。

2 用VC++6．0實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的采集
應(yīng)用接口庫支持VC++，VB等32位編程開發(fā)工具進(jìn)行二次開發(fā)。本系統(tǒng)選用的是VC++6．0編程工具。
2．1 創(chuàng)建應(yīng)用程序
用VC++6．0工具創(chuàng)建一個(gè)基于MFC的基本對(duì)話框應(yīng)用程序――圖像采集，把SDK接口庫提供的4個(gè)文件拷貝到應(yīng)用程序所在目錄下。在程序中包含相關(guān)的頭文件(．h)，并將引入鏈接庫文件(．lib)加入到工程文件中，供編譯程序在鏈接時(shí)使用。添加所要實(shí)現(xiàn)的功能控件，最終讓圖像在程序界面中實(shí)時(shí)顯示。
2．2 程序的初始化及參數(shù)設(shè)置
在采集圖像前必須對(duì)圖像卡進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，才能使圖像采集卡正常工作，以下給出了DS-4004HC卡中的參數(shù)設(shè)置接口：
(1)設(shè)置圖像卡視頻信號(hào)制式，包括PAL制和NTSC制。在設(shè)置制式時(shí)，圖像卡視頻輸入／輸出窗口的大小和視頻信號(hào)的行正程起始點(diǎn)，場正程起始行，也要做相應(yīng)的調(diào)整。函數(shù)原型如下：
int_stdcall SetDefauhVideoStandard(VideoStan-dard_t VideoStandard)；
參數(shù)VideoStandard_t VideoStandard為視頻制式，默認(rèn)為PAL，成功返回0。
(2)設(shè)置視頻的預(yù)覽模式。函數(shù)原型如下：
int_stdcall SetPreviewOverlayMode(BOOLbTrue)；
參數(shù)BOOL bTrue表示是否設(shè)置Overlay預(yù)覽方式，返回值為0表示顯卡支持板卡的Overlay預(yù)覽方式。
(3)設(shè)置圖像卡的視頻信號(hào)源路，DS-4004HC有4路通道。
(4)設(shè)置視頻信號(hào)輸入位置。函數(shù)原型如下：
int_stdcall SetlnputVideoPosition(HANDLEhChannelHandle，UINT x，UINT y)；
參數(shù)HANDLE hChannelHandle為通道句柄，(x，y)為系統(tǒng)處理圖像的左上角在CCD輸入的原始圖像中的坐標(biāo)，x，y必須設(shè)置為2的整倍數(shù)，默認(rèn)值為(2，8)。函數(shù)調(diào)用成功返回0。
(5)設(shè)置通道分辨率格式。函數(shù)原型如下：
int_ stdcall SetEncoderPictureFormat(HANDLEhChannel Handle，PietureFormat_t PictureFormat)；
參數(shù)HANDLE hChannelHandle為通道句柄，Pic-tureFormat t PictureFormat為編碼圖像分辨率格式(4CIF，DCIF，2CIF，CIF，QCIF)，成功返回0。
(6)設(shè)置碼流的最大比特率及碼流的控制模式。函數(shù)原型如下：
int_stdcall SetupBitrateControl (HANDLEhChannelHandle，ULONG MaxBps)；
用以設(shè)置編碼的最大比特率，函數(shù)int_stdcallSetupBitrateControl(HANDLE hChannelHandle，Bitr-ateControlType_t bre)用以設(shè)置碼流控制方式。參數(shù)HANDLE hChannelHandle為通道句柄，ULONGMaxBps為最大比特率，BitrateControlType_t brc為碼流控制方式，分為變碼率(brVBR)和恒定碼率(brCBR)兩種方式。MaxBps設(shè)為0時(shí)碼流控制無效，設(shè)為其他某值時(shí)，當(dāng)編碼碼流超過該值，DSP會(huì)自動(dòng)調(diào)整編碼參數(shù)不會(huì)超過此最大比特率，低于該值，DSP不進(jìn)行干涉。Brc設(shè)為brVBR時(shí)，MaxBps將作為上限，由DSP自動(dòng)控制碼率，一般會(huì)自動(dòng)回落到最低狀態(tài)，能最大程度降低帶寬和存儲(chǔ)空間；設(shè)為brCBR時(shí)，以MaxBps作為恒定輸出碼率，存儲(chǔ)容量可根據(jù)設(shè)定碼率大小進(jìn)行估算。兩函數(shù)配合使用，成功均返回0。
(7)設(shè)置圖像的質(zhì)量。函數(shù)原型如下：
int_stdeall SetDefaultQuant(HANDLE hChan-nelHandle，int IQuantVal，int PQuantVal，int BQua-ntVal)；
用以設(shè)置圖像質(zhì)量，參數(shù)int IQuantVal，int PQua-ntVal，int BQuantVal分別為I，P，B幀量化系數(shù)，量化系數(shù)越小質(zhì)量越高，系統(tǒng)默認(rèn)值為18，18，23。
(8)設(shè)置編碼幀結(jié)構(gòu)、幀率。函數(shù)原型如下：
int_stdcall SetIBPMode(HANDLE hChannel-Handle，int KeyFrameIntervals，int BFrames，intPFrames，int FrameRate)；參數(shù)int KeyFrameIntervals為關(guān)鍵幀間隔；intBFrames，int PFrames分別為B，P幀數(shù)量；int Fram-eRate為幀率。
2．3 觸發(fā)功能的設(shè)計(jì)
圖像采集軟件具備方便的觸發(fā)功能及操作方法是十分重要的。目前，有觸發(fā)功能的圖像采集卡多數(shù)采用外觸發(fā)模式，亦稱硬件觸發(fā)。外觸發(fā)使用外加信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，外加信號(hào)從外觸發(fā)輸入端輸入。由于被測信號(hào)沒有用作觸發(fā)信號(hào)，所以外觸發(fā)信號(hào)與被測信號(hào)間應(yīng)具有周期性的關(guān)系，并且要確保外觸發(fā)信號(hào)與被測信號(hào)同步。這樣就需要添加硬件觸發(fā)電路對(duì)外觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行控制，但是觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)和開發(fā)都需要花費(fèi)一定的成本。
DS-4004HC采集卡本身沒有觸發(fā)功能。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高速的采集圖像，應(yīng)用于如高速激光脈沖圖像的采集，本系統(tǒng)添加了內(nèi)觸發(fā)模式。內(nèi)觸發(fā)模式是使用被測信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)。由于觸發(fā)信號(hào)本身是被測信號(hào)的一部分，符合周期及同步關(guān)系，故可以實(shí)現(xiàn)精確的采集圖像信號(hào)。本系統(tǒng)采用軟件方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)觸發(fā)功能，亦可稱為軟件觸發(fā)。具體實(shí)現(xiàn)方式為利用函數(shù)GetOrigi-nalImage()把圖像數(shù)據(jù)采集到動(dòng)態(tài)開辟的內(nèi)存塊中，判斷圖像數(shù)據(jù)的峰值是否超過采集前設(shè)置的觸發(fā)值，一旦峰值超過設(shè)定的觸發(fā)值，信號(hào)即被觸發(fā)、保存，否則即被下一幀數(shù)據(jù)覆蓋。實(shí)驗(yàn)所測脈沖激光器頻率小于采集卡采集幀率(25幀／s)，采用的CCD探測器COHU-4812的幀率(大于30幀／s)大于激光器頻率。由于內(nèi)存中的數(shù)據(jù)處理速度很快，實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)激光脈沖光斑圖像的高速采集，不會(huì)出現(xiàn)漏幀現(xiàn)象。采集完設(shè)定幀數(shù)后，可根據(jù)需要把數(shù)據(jù)導(dǎo)出為bmp或jPeg格式文件。