基于DS-4004HC圖像采集卡的二次開發(fā)新技術

1 圖像卡概述
1．1 DS-4004HC卡的技術參數(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)傳輸目標位置(顯存或計算機內(nèi)存)由軟件確定。
圖像采集卡進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)設置最好在用戶應用程序初始化中完成，圖像卡的結束操作應在應用程序退出前執(zhí)行。圖像卡采集圖像數(shù)據(jù)，不占用計算機CPU時間，支持圖像的實時處理。采集圖像到屏幕和采集圖像到內(nèi)存的操作不能同時進行，即同一時刻圖像卡只能采集圖像到屏幕，或者到內(nèi)存。
1．3 采集卡的應用接口函數(shù)
?？低?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/DS">DS-4000HC采集卡SDK接口庫提供了應用功能模塊。包括對圖像采集卡的控制，采集圖像到屏幕或內(nèi)存，錯誤處理，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實現(xiàn)對圖像的采集
應用接口庫支持VC++，VB等32位編程開發(fā)工具進行二次開發(fā)。本系統(tǒng)選用的是VC++6．0編程工具。
2．1 創(chuàng)建應用程序
用VC++6．0工具創(chuàng)建一個基于MFC的基本對話框應用程序――圖像采集，把SDK接口庫提供的4個文件拷貝到應用程序所在目錄下。在程序中包含相關的頭文件(．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使用。添加所要實現(xiàn)的功能控件，最終讓圖像在程序界面中實時顯示。
2．2 程序的初始化及參數(shù)設置
在采集圖像前必須對圖像卡進行參數(shù)設置，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)設置接口：
(1)設置圖像卡視頻信號制式，包括PAL制和NTSC制。在設置制式時，圖像卡視頻輸入／輸出窗口的大小和視頻信號的行正程起始點，場正程起始行，也要做相應的調(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，默認為PAL，成功返回0。
(2)設置視頻的預覽模式。函數(shù)原型如下：
int_stdcall SetPreviewOverlayMode(BOOLbTrue)；
參數(shù)BOOL bTrue表示是否設置Overlay預覽方式，返回值為0表示顯卡支持板卡的Overlay預覽方式。
(3)設置圖像卡的視頻信號源路，DS-4004HC有4路通道。
(4)設置視頻信號輸入位置。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，x，y必須設置為2的整倍數(shù)，默認值為(2，8)。函數(shù)調(diào)用成功返回0。
(5)設置通道分辨率格式。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)；
用以設置編碼的最大比特率，函數(shù)int_stdcallSetupBitrateControl(HANDLE hChannelHandle，Bitr-ateControlType_t bre)用以設置碼流控制方式。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設為0時碼流控制無效，設為其他某值時，當編碼碼流超過該值，DSP會自動調(diào)整編碼參數(shù)不會超過此最大比特率，低于該值，DSP不進行干涉。Brc設為brVBR時，MaxBps將作為上限，由DSP自動控制碼率，一般會自動回落到最低狀態(tài)，能最大程度降低帶寬和存儲空間；設為brCBR時，以MaxBps作為恒定輸出碼率，存儲容量可根據(jù)設定碼率大小進行估算。兩函數(shù)配合使用，成功均返回0。
(7)設置圖像的質(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)默認值為18，18，23。
(8)設置編碼幀結構、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)功能的設計
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)使用外加信號作為觸發(fā)信號，外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。由于被測信號沒有用作觸發(fā)信號，所以外觸發(fā)信號與被測信號間應具有周期性的關系，并且要確保外觸發(fā)信號與被測信號同步。這樣就需要添加硬件觸發(fā)電路對外觸發(fā)信號進行控制，但是觸發(fā)電路的設計和開發(fā)都需要花費一定的成本。
DS-4004HC采集卡本身沒有觸發(fā)功能。為了實現(xiàn)穩(wěn)定高速的采集圖像，應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作為觸發(fā)信號。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分，符合周期及同步關系，故可以實現(xiàn)精確的采集圖像信號。本系統(tǒng)采用軟件方式實現(xiàn)內(nèi)觸發(fā)功能，亦可稱為軟件觸發(fā)。具體實現(xiàn)方式為利用函數(shù)GetOrigi-nalImage()把圖像數(shù)據(jù)采集到動態(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置的觸發(fā)值，一旦峰值超過設定的觸發(fā)值，信號即被觸發(fā)、保存，否則即被下一幀數(shù)據(jù)覆蓋。實驗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，實驗表明，本系統(tǒng)能實現(xiàn)激光脈沖光斑圖像的高速采集，不會出現(xiàn)漏幀現(xiàn)象。采集完設定幀數(shù)后，可根據(jù)需要把數(shù)據(jù)導出為bmp或jPeg格式文件。