浅谈机器视觉的原理及应用（机器视觉接口的介绍和解析）

机器视觉在智能工厂领域中十分重要，从工业视觉到计算机视觉，从虚拟现实到物体自动识别，机器视觉都占据着重要位置。本文将围绕机器视觉，介绍其中4种常见的接口，并进行讲解和分析。

一、专用型接口

此类接口适用于需要极高速或超高分辨率应用。例如，用于检测纸质或塑料薄膜生产这类连续流水作业的行扫描摄像头，其工作频率一般处于kHz水平。然而这些接口明显更加昂贵，灵活性更低，而且会增加系统复杂性。

在应用中通常使用Carmeralink（支持最大 6.8Gbit/s 数据传输）和CoaXPress（支持最大 12Gbit/s 数据传输）这些专用型机器视觉接口。采用这些接口的系统除了需要摄像头外，还需要图像采集卡，它们是专门用于接收图像数据并组合成可用图像的适配卡。专用型机器视觉接口还要使用专用线缆，增加了与外围设备集成的难度。

二、CoaXPress （CXP）

CoaXpress接口发布于 2008 年，用于支持高速成像应用。CoaXPress 是一种非对称的高速点对点串行通信数字接口标准，传输速度高达6.25Gbps，传输距离超过100m。这种CoaXPress接口的工业机器人摄像头具有数据传输量大、传输距离长、价格低廉、易集成、支持热插拔的特点。

一条CXP电缆最大能提供13W的功率，要求“设备”和“主机”同时支持GenICam摄像头编程接口。尽管单通道同轴电缆的价格实惠，但如果要设置多通道电缆总成和图像采集卡，成本将增加。

三、Cameralink

由AIA协会推出的数字图像信号通讯接口协议，是一种串行通讯协议。采用LVDS接口标准，具有速度快、抗干扰能力强、功耗低。从Channel link技术上发展而来的，在Channel link技术基础上增加了一些传输控制信号，并定义了一些相关传输标准。协议采用MDR-26针连接器。

这种Camerlink接口的工业机器人摄像头具有高速率，带宽可达6400Mbps、抗干扰能力强、功耗低的特点。

Cameralink和CXP接口同样都需要图像采集卡，而且还额外要求兼容于Camera link供电模式（Power over Camera link，简称 PoCL）标准以便供电。Cameralink缺少纠错或重发功能，需要进行昂贵且繁杂的电缆设置，以便提高信号完整性，力图避免图像丢失。

四、USB和以太网接口

高柔性拖链级USB3.0线缆组件，A型公头/至带机器视觉翼形螺丝的Micro-B型公头

此类接口使机器视觉摄像头可以通过广泛可用的 USB和以太网标准连入主机系统。

USB 3.1 Type C Gen 2

对多数机器视觉应用而言，USB 3.1和千兆以太网消费型接口具备便捷、速度、简单和价格合理的组合优势。此外，消费型接口支持广泛可用的硬件和外围设备执行机器视觉功能。大多数 PC、笔记本和嵌入式系统均至少包含一个千兆以太网或USB 3.1端口。