摘要：針對Matrox Meteor-II／Digital圖像采集卡配套軟件不具有實時數(shù)據(jù)處理功能的問題，根據(jù)項目需要提出了一個基于Matrox Meteo r-Ⅱ／Digital圖像采集卡的圖像采集系統(tǒng)，并完成了系統(tǒng)搭建及軟件設(shè)計。該系統(tǒng)的硬件平臺由CCD、Matrox Meteor-II／Digital圖像采集卡及計算機組成；軟件部分基于Matrox圖像采集卡的模式識別庫函數(shù)(Matrox Imaging Library)，用VC++多線程編程來實現(xiàn)連續(xù)圖像采集和單幀存儲及實時處理等功能。試驗表明，該系統(tǒng)操作簡單、方便，且已經(jīng)在實驗室正常運行。
關(guān)鍵詞：圖像采集卡；連續(xù)圖像采集；單幀存儲；采集處理系統(tǒng)；多線程編程

簡單的計算機圖像處理系統(tǒng)由攝像頭、微機及圖像采集卡構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。與傳統(tǒng)的圖像顯示、處理比較，利用圖像采集卡軟件基本控制庫對攝像機攝取的模擬圖像信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)化，提供計算機處理所需的數(shù)字圖像信號，對現(xiàn)有的圖像文件的讀取、處理，都具有實現(xiàn)簡單、原理清晰、通用性好的優(yōu)點。
在眾多的圖像采集產(chǎn)品中，加拿大Matrox公司的圖像采集卡，別具特色。它用RS-422或LVDS差分信號標準，采集黑白／分量RGB，面陣／線陣信號，是一種PCI或PC／104-Plus格式視頻采集卡。并且將極具價值且功能強大的函數(shù)擴展性能集成到了采集卡上，可以實時采集且將采集到的圖像傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)存進行處理或顯存以實時活動視頻窗口進行顯示，速率可達130MB／s。
正因為如此，使得Matrox Meteor-Ⅱ／Digital圖像采集卡脫穎而出。但是，由于其連續(xù)圖像采集不能實現(xiàn)實時存儲的功能，所以就對研究連續(xù)圖像的變化、圖像實時處理和分析帶來了極大的不便。于是，根據(jù)項目需要，文中提出了基于Matrox Meteor-II／Digital圖像采集卡的硬件平臺以及其圖像識別庫函數(shù)(MIL)的圖像采集系統(tǒng)，主要是在CCD攝像機的采集速率比較低(例如：在圖片大小為1 024x1 024像素下，采集速率為4幀／秒)的情況下，調(diào)用MIL函數(shù)庫里的單幀采集函數(shù)來實現(xiàn)連續(xù)圖像實時采集、顯示及處理，并且把實時采集到的每幀圖像及處理結(jié)果都分別存儲。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計
針對實驗室中某航天項目中需要進行圖像實時采集處理的需求，結(jié)合Matrox Meteor-Ⅱ／Digital圖像采集卡的硬件平臺以及其圖像識別庫函數(shù)(MIL)，經(jīng)過分析得到需要設(shè)計的系統(tǒng)如圖1所示：CCD捕捉外界的光信息并轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號經(jīng)傳輸?shù)綀D像采集卡采集，然后通過圖像采集卡的PCI接口將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送到計算機，在計算機中內(nèi)存中進行實時處理及存貯，并同時顯示。

要想完如上功能，必須做好如下事情。圖像采集卡要開辟卡上臨時存貯單元，以完成圖像數(shù)據(jù)的臨時存貯及處理；CCD采集速率不能太高，需要滿足下一幅圖像信息到來之前，本副圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)完成處理及存貯，這里選擇CCD采集速率為4幀／秒，符合試驗要求；在計算機種開辟內(nèi)存，編寫相應(yīng)的圖像處理程序。

2 采集系統(tǒng)硬件平臺
該采集系統(tǒng)采用的CCD為非標準單色相機，實驗室自行購置并經(jīng)過改進，采集速率為4幀／秒，每幀圖片大小為1024x1024像素。計算機為Windows XP系統(tǒng)平臺，1G內(nèi)存，160G硬盤，CPU頻率為2．7GHz。
圖像采集卡為Matrox Meteor-Ⅱ／Digital圖像采集卡，該卡的主要特點如下：
a．采集數(shù)字面陣／線陣信號，包括多抽頭配置
b．32-bit寬RS-422或LVDS接口(可配置4x8-bit，2x16-bit，1x32bit)
c．采樣率RS-422下達到25MHz，LVDS下達到40 MHz
d. 可配置LUT(4個256x8-bit或2個4 k×16-bit)
e．觸發(fā)輸入，時鐘輸出(分離的RS-422／LVDS像素時鐘(入和出)，行／場同步(入和出)，有效輸出和兩路計時器(曝光)輸出)
f. PCI總線主模式32-bit／33 MHz
g．實時傳輸?shù)较到y(tǒng)或顯卡
h．?dāng)U展板上緩存，確保采集
i．RS-232串口
j．軟件包括Matrox Imaging Library(MIL)／ActiveMIL，MIL-Lite／ActiveMIL-Lite和Matrox Inspector

3 軟件實現(xiàn)
Matrox公司圖像采集卡帶有豐富的程序庫-MIL-LITE(基本控制庫)和MIL(Matrox Imaging Library模式識別庫)，具有易于使用的特點。它通過引入“函數(shù)驅(qū)動層”，使源代碼具有硬件無關(guān)性，可實現(xiàn)對Matrox不同圖像采集卡以及不同CCD配置的操作和使用。在VC中調(diào)用圖像采集卡的圖像采集處理函數(shù)，就可以做到集成性好，信息獲取直觀，編程方便，實現(xiàn)圖像采集任意存儲的目的。故軟件系統(tǒng)采用WindowsXP操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)軟件運行平臺，在Windows XP下，利用VC++語言編程通過調(diào)用MIL庫函數(shù)實現(xiàn)圖像采集。
利用MIL庫首先必須分配一個應(yīng)用對象，相當(dāng)于創(chuàng)建一個圖像處理的控制和執(zhí)行環(huán)境，在應(yīng)用對象下可以建立多個系統(tǒng)，一個系統(tǒng)下可以建立多個數(shù)據(jù)緩存、數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)顯示，將圖像文件讀入數(shù)據(jù)緩存，將緩存內(nèi)容放到指定的文件，這樣就可以實現(xiàn)圖像的任意存儲和顯示。其軟件組織結(jié)構(gòu)和流程圖如圖2所示。