1 引言

　　成像產(chǎn)品可以幫助你采樣和分析以視頻信號(hào)為載體的視頻信息。電子采樣通過工作在主機(jī)平臺(tái)內(nèi)的（如pc機(jī)）采集卡這種視頻捕捉設(shè)備來完成。采集卡把由視頻信號(hào)源提供的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)陣列，該數(shù)據(jù)陣列可被數(shù)字化存貯、處理、增強(qiáng)，然后被分析或顯示在視頻監(jiān)視器上。

2 視頻基礎(chǔ)

　　當(dāng)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行電子采樣時(shí)（通常稱之為圖像獲取），首先應(yīng)該知道所使用的是哪種視頻信號(hào)。這部分內(nèi)容介紹了一些有關(guān)視頻信號(hào)的基本知識(shí)。

　　2.1 信號(hào)種類與視頻格式

　　視頻信號(hào)有多種信號(hào)源，包括：視頻相機(jī)、可攜式攝像機(jī)、錄像機(jī)、電視廣播、x射線設(shè)備、掃描電子顯微鏡、ct掃描器等等。這些信號(hào)源或者提供復(fù)合視頻信號(hào)（信號(hào)中包含視頻數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息）或非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)（其視頻和時(shí)鐘可以有多種不同的格式）。

　　標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合視頻信號(hào)有以下幾種制式：

　　（1） rs-170

　　用于北美和日本。這種黑白復(fù)合視頻信號(hào)的空間分辨率為640×480，rs-170工作在60hz，即30fps。

　?。?） ntsc/rs-330

　　用于北美和日本。這種視頻信號(hào)除了增加了色彩信息，其它方面和rs－170一致。此信號(hào)類型于20世紀(jì)50年代被國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)（ntsc）制定標(biāo)準(zhǔn)。

　?。?） ccir

　　此復(fù)合信號(hào)最先用于北歐，根據(jù)一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織－國(guó)際射線顧問委員會(huì)（ccir）而命名。此黑白視頻信號(hào)的空間分辨率為768×576，工作于50hz，即25fps。

　?。?） pal#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

　　用于北歐。這種視頻信號(hào)除了增加了色彩信息，其它方面和ccir一致。pal是其應(yīng)用的一種技術(shù)phase alteration

　　line的縮寫。

　?。?） secam

　　用于法國(guó)、俄羅斯等。其參數(shù)與pal一致。

　　非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)沒有固定的空間分辨率、信號(hào)時(shí)鐘以及信號(hào)特征。只有查閱信號(hào)源所提供的技術(shù)文檔才能確定這些參數(shù)。

　　2.2 空間分辨率

　　空間分辨率定義了一幅圖像的行與列的元素?cái)?shù)。行定義了圖像的長(zhǎng)度，由線數(shù)來描述;列定義了圖像的寬度，由像素?cái)?shù)來描述。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的rs-170/ntsc圖像，其空間分辨率為640×480;對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的ccir/pal圖像，其空間分辨率為768×576。見圖1：

　　根據(jù)信號(hào)源或所用相機(jī)的不同，其空間分辨率可以從256×256到4096×4096甚至更高。由于空間分辨率直接影響著圖像的大小，大多應(yīng)用只使用符合要求的分辨率。快速的圖像傳輸和處理對(duì)于工業(yè)檢測(cè)應(yīng)用來說非常重要，其圖像的空間分辨率通常為512×512。對(duì)于需要更高空間分辨率的應(yīng)用，如高精度的標(biāo)定和測(cè)量，經(jīng)常會(huì)使用1024×1024或更高的分辨率。

        2.3 寬高比

　　寬高比是指單個(gè)像素的寬度與高度之比。通常我們都需要寬高比為1:1，即像素的寬、高相等。一些輸入信號(hào)源或相機(jī)和采集卡并不能產(chǎn)生或把視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為方形像素。這樣經(jīng)常會(huì)致使圖像成為胚珠形或矩形。

　　寬高比對(duì)某些處理過程很重要，如當(dāng)你試圖通過以一個(gè)區(qū)域內(nèi)的像素個(gè)數(shù)來確定其面積。如果寬高比不是1:1，你必須在圖像處理中加以補(bǔ)嘗或軟件校正。

　　2.4 亮度分辨率#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

　　當(dāng)視頻數(shù)據(jù)被產(chǎn)生或轉(zhuǎn)化時(shí)，還必須確定其亮度分辨率（有時(shí)也稱為數(shù)字深度分辨率）。亮度分辨率定義了一幅圖像中顏色的個(gè)數(shù)或梯度。這些梯度主要指灰度級(jí)（對(duì)于單色圖像）或顏色的個(gè)數(shù)（對(duì)于彩色圖像）。對(duì)于一幅標(biāo)準(zhǔn)的rs-170圖像，其亮度分辨率為8bits或256灰度級(jí)（其術(shù)語通常為640×480×8）。常用的分辨率為8bits（256灰度級(jí)）、10bits（1024灰度級(jí)）、16bits（65536灰度級(jí)）或更高。圖像的數(shù)據(jù)量會(huì)隨著亮度分辨率增加。如：一幅標(biāo)準(zhǔn)的rs-170圖像大約為307kb，而相同空間分辨率的一幅16bit的圖像約為614kb，而24bit時(shí)約為922kb。

　　2.5 隔行與非隔行格式

　　視頻信號(hào)中包含數(shù)行像素。水平同步脈沖把行與行之間分開。所有復(fù)合視頻信號(hào)源，包括rs-170/ntsc、ccir/pal和非標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源以隔行方式傳送數(shù)據(jù)。隔行是指以兩個(gè)稱為“場(chǎng)”的獨(dú)立部分來傳送視頻數(shù)據(jù)。奇數(shù)行的場(chǎng)先被傳送，然后是偶數(shù)行。包含奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)的完整圖像稱為幀。

　　每場(chǎng)被順序顯示時(shí)我們會(huì)感覺每幀是以正常速度的兩倍來顯示的，場(chǎng)同步確定了什么時(shí)候一場(chǎng)結(jié)束什么時(shí)候一場(chǎng)開始。

　　在顯示某些類型的圖像時(shí)，如圖形或細(xì)線時(shí)，隔行格式會(huì)導(dǎo)致圖像閃爍。

　　一些非標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)源以非隔行格式傳送數(shù)據(jù)。這種過程有時(shí)被稱為逐行掃描。非隔行格式是以一場(chǎng)來傳送視頻信號(hào)中所有行（奇數(shù)與偶數(shù)行）。

　　注意當(dāng)被觀察的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選用逐行掃描會(huì)更加適合。因?yàn)楦粜懈袷酵ǔＳ捎趦蓤?chǎng)不能對(duì)齊會(huì)引起模糊或頻率混淆。

　　2.6 幀頻

　　幀頻是指?jìng)魉突蝻@示幀的速度，通常以fps（每秒幀數(shù)）來表示。rs170/ntsc圖像通常為30fps，ccir/pal通常為25fps。幀頻低于此數(shù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生如同老式電影中所看到的跳動(dòng)的效果。