視頻數據采集係統的原理及其應用
電子科技
作者：張福生
【摘要】在科技高速發展的今天，視頻數據采集技術的發展成為了一項電子新技術，越來越受到相關產業認識的關注。在這項技術的實際應用越來越廣泛的今天，許多實際使用者對這項技術的工作原理及其實際應用方法並不十分了解。這對這項技術的推廣和發展是沒有好處的。本文將針對視頻數據采集係統的原理及其應用進行介紹和探討。
【關鍵詞】視頻;數據采集;原理;應用
一、視頻數據采集係統的工作原理
數據采集技術本質上是指利用電子技術通過傳感設備和其他待測設備，對數據的自動采集過程。在計算機廣泛應用的今天，數據采集的重要性是十分顯著的。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號采集的難易程度差別很大。數據采集時，有一些基本原理要注意，還有更多的實際的問題要解決。 視頻數據采集技術是一類特殊的數據采集技術。其主要構成的設備包括數據收集設備、數據傳輸設備、數據收集整理設備等。其主要工作原理是將采集來得視頻信號轉化為數字信號。視頻數據采集的方法很多，主要分為2大類：自動圖像采集和基於處理器的圖像采集。
前者采用專用圖像采集芯片，自動完成圖像的采集、幀存儲器地址生成以及圖像數據的刷新;除了要對采集模式進行設定外，主處理器不參與采集過程。這種方法的特點是采集不占用CPU的時間，實時性好，適應活動圖像的采集，但電路較複雜、成本較高。後者采用通用視頻A/D轉換器實現圖像的采集，不能完成圖像的自動采集，整個采集過程在CPU的控製下完成，由CPU啟動A/D轉換，讀取A/D轉換數據，將數據存入幀存儲器。其特點是數據采集占用CPU的時間，對處理器的速度要求高，但電路簡單、成本低、易於實現，能夠滿足某些圖像采集係統需要。
在實際工作中，這兩項技術根據使用情況的具體要求，被應用於不同的領域。
二、視頻數據采集係統的工作過程
其主要工作包括了以下過程：
（一）數據收集階段。本階段是通過數據收集設備（如光源、鏡頭、攝像、電視設備、雲台等）將視頻數據進行收集工作。在收集過程中，在收集工作中，一方麵攝像設施將需要收集的數據通過光信號的形式進行收集，接下來通過光電傳感的方式，對收集來的光信號轉換為電信號，完成視頻數據采集的轉換。
在數據收集階段，一件重要的器材是圖像傳感器。視頻數據采集係統通過收集設備將視頻信號進行收集，同時通過傳感係統的圖像傳感器將光源信號轉化為電信號。現在我們經常采用的圖像傳感技術主要采用CCD和CMOS兩種技術係統。這種將光源信號轉化為電子信號的過程是這一階段的主要工作。
在攝像技術中另一個重要的器材是攝像鏡頭。攝像鏡頭是由透鏡和光組成的光學設備。它是攝像設備光信號的采集來源，所以在數據收集階段的初步采集工作中，鏡頭的好壞直接影響到采集到的視頻數據是否清晰、完整。
同時在數據收集工作中雲台的作用也很重要。雲台主要是指在攝像過程中安裝、固定攝像設備，為攝像設備提供推來、挪移等運動的機械設備。它的主要作用是擴大攝像設備的監控範圍。
（二）數據傳輸階段。在數據收集完成後，轉化為電信號的數據通過數據傳輸階段。數據傳輸設備決定了視頻數據采集係統的組網方式和範圍。在傳統的數據傳輸工作中，多采用同軸電纜傳輸基帶信號技術和光纖傳輸技術為主的有線傳輸技術。但隨著無線網絡、流媒體技術等新技術的出現，無線連接的數據傳輸技術的使用越來越廣泛起來。流媒體技術包括流媒體編解碼技術、流媒體服務器技術、端到端流媒體技術和流媒體係統技術。簡單地說就是利用視頻編碼器，它可以把視頻信號壓縮編碼為IP流，在另一端有一個叫視頻解碼器的設備，可以還原視頻信號。通過無線網絡的發展，視頻數據的傳輸範圍越來越廣泛。這種傳輸技術的出現對於視頻數據采集技術的發展是很有幫助的。它加大了傳輸數據的傳輸距離，減少了傳輸成本。