理论知识
图像采集卡的A/D转换
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时间:2015-06-01 14:20:58

        A/D转换器,又称为ADC。可以将模拟信号转换成数字信号的电路,我们称之为模数转换器;同样的,D/A转换器,又称之为DAC。可以将数字信号转换为模拟信号的电路,我们称之为数模转换器。A/D转换器和D/A转换器已成为信息系统中不可缺少的接口电路。

        A/D转换是将连续的模拟量(如象元的灰阶、电压、电流等)通过取样转换成离散的数字量。例如,对图象扫描后,形成象元列阵,把每个象元的亮度(灰阶)转换成相应的数字表示,即经模/数转换后,构成数字图象。通常有电子式的模/数转换和机电式模/数转换二种。在遥感中常用于图象的传输,存贮以及将图象形式转换成数字形式的处理。例如:图像的数字化等。  

        A/D转换可分为4个阶段:即采样、保持、量化和编码。采样就是将一个时间上连续变化的信号转换成时间上离散的信号,根据奈奎斯特采样定理fsZZfh,如果采样信号频率大于或等于2倍的最高频率成分,则可以从采样后的信号无失真地重建恢复原始信号。考虑到模数转换器件的非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素的影响,采样频率一般取2.5~3倍的最高频率成分。  

        要把一个采样信号准确地数字化,就需要将采样所得的瞬时模拟信号保持一段时间,这就是保持过程。保持是将时间离散、数值连续的信号变成时间连续、数值离散信号,虽然逻辑上保持器是一个独立的单元,但是,实际上保持器总是与采样器做在一起,两者合称采样保持器。

        量化是将时间连续、数值离散的信号转换成时间离散、幅度离散的信号;编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。到此,也就完成了A/D转换,这些过程通常是合并进行的。例如,采样和保持就经常利用一个电路连续完成,量化和编码也是在保持过程中实现的。

        通用采集卡的A/D位数都是8bits,即256个灰度等级。适用于信噪比SNR小于56分贝的摄像机。

        高档采集卡具有10至12bits的A/D,在这类采集卡内,对前置放大器、A/D转换以及它们所包含的箝位、亮度和对比度调节等功能的精度,以及由这些功能块引入的噪音都有很高的要求,否则采用高bits的A/D就变得没有意义了。

        所以在选购图像采集卡时,不能只注意它的A/D是10或12位,还应考察它的A/D的实际精度、模拟放大部分的精度等等因素,以便获得真正高精度灰度图像。

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