3. 图像采集与相机集成
在 MERLIC 应用开发中，图像采集是整个视觉流程的入口。无论后续的定位、测量、OCR 还是缺陷检测，都建立在“稳定、可复现地拿到一张合格图像”这一前提之上。本节围绕工业相机接口、MERLIC 的图像采集工具、相机参数设置，以及实时取像与图像保存四个层面展开，帮助读者建立从硬件连接到软件取像的完整认识。
一、工业相机接口类型：先看带宽与线缆约束
工业相机与计算机之间的接口决定了带宽、线缆长度、供电方式和多相机扩展能力。MERLIC 通过 GenICam / GigE Vision / USB3 Vision 等标准接口访问相机，因此选型时首先要确认相机接口是否被 MERLIC 支持。
- GigE Vision（千兆网口）：带宽约 1 Gbit/s，线缆可达 100 m，支持 PoE 供电，适合多相机、远距离部署。实际可用带宽受网卡、交换机与协议开销影响，单相机常用分辨率下帧率通常可满足中低速产线。
- USB3 Vision：带宽约 5 Gbit/s，线缆一般 3～5 m，即插即用、成本低，适合单相机或近距离工位。注意 USB 控制器带宽共享与供电稳定性。
- GigE Vision 多口 / 10GigE：用于高分辨率、高帧率场景，如大幅面检测或高速产线，需要匹配网卡与交换机。
- Camera Link / CoaXPress：高带宽、低延迟，常见于高端工业相机，通常需要专用采集卡，MERLIC 侧需确认对应驱动与接口支持。
选型时可用一个简单估算：单帧数据量 ≈ 宽 × 高 × 位深 / 8。例如 2448 × 2048、8 bit 的灰度图约 5 MB/帧，若目标 20 fps，则需约 100 MB/s 的持续带宽，已接近千兆网口的实际上限，此时应优先考虑 USB3 或更高带宽接口。
二、MERLIC 图像采集工具：从图像源到采集流程
MERLIC 中图像采集由“图像源（Image Source）”与采集相关工具协同完成。典型做法是：在 MERLIC Creator 中配置相机图像源，选择对应的采集接口与设备，然后在流程中通过采集工具触发取像，并把图像传递给后续工具。
MERLIC 的图像采集工具通常包含以下关键概念：
- 图像源（Image Source）：指向具体相机或图像文件夹、视频流等。相机源需要选择接口类型、设备序列号与采集模式。
- 采集触发：支持自由运行（Free Run）与外部触发（如硬件触发、软件触发）。产线节拍明确时，通常使用硬件触发保证与工件位置同步。
- 图像获取：从相机缓冲区取出一帧图像，作为流程的输入图像。
- 图像保存：将当前图像写入磁盘，便于追溯、复判或离线调试。
在流程设计上，建议把“采集”与“处理”解耦：采集工具负责稳定取像，处理工具只消费图像。这样在更换相机或调整触发方式时，不必重写整个流程。
三、相机参数设置：曝光、增益与白平衡
相机参数直接决定图像质量与稳定性。MERLIC 通过 GenICam 标准访问相机参数，常见可调项包括：
| 参数 | 作用 | 典型设置思路 |
|---|---|---|
| 曝光时间 | 控制感光量，影响亮度与运动模糊 | 先固定增益，再调曝光；运动场景尽量缩短曝光 |
| 增益 | 放大信号，提升亮度但引入噪声 | 优先低增益，必要时小幅提升 |
| 白平衡 | 校正彩色相机的颜色偏差 | 在标准光源下用白纸或灰卡校准 |
| 像素格式 | Mono8 / RGB8 / Bayer 等 | 按后续工具需求选择，避免不必要的转换 |
| 触发模式 | Free Run / 硬件触发 / 软件触发 | 与产线节拍和 PLC 信号对齐 |
| ROI / 分辨率 | 限定感兴趣区域，降低数据量 | 只保留检测区域，提高帧率 |
参数设置的核心原则是“先保证稳定，再追求亮度”。曝光时间过长会导致运动模糊，增益过高会放大噪声，二者都会让后续工具误判。建议在标准工件与标准光源下，先固定增益为较低值，再逐步调整曝光，使目标区域灰度落在合理区间（例如 8 bit 图像中约 100～200），并保留一定余量。
四、实时取像与图像保存：验证与追溯
实时取像用于观察相机是否稳定出图、曝光是否合适、触发是否同步。在 MERLIC 中可通过图像源预览或流程运行时的图像显示来观察实时画面。判断取像是否正常，可关注以下几点：
- 帧率是否稳定，是否出现丢帧或超时；
- 图像亮度是否随环境变化而漂移；
- 触发信号与图像是否一一对应，有无重复或漏拍；
- 图像是否存在拖影、过曝或欠曝区域。
图像保存则用于追溯与离线分析。MERLIC 支持将图像保存到指定目录，常见做法是按时间戳或工件编号命名，例如 2025-03-18_142530_Station1_OK.png。保存时需注意：
- 保存格式：PNG 无损、JPG 体积小但有压缩，检测追溯建议用 PNG 或 BMP；
- 保存策略：可只保存 NG 图像以节省空间，或按批次抽样保存；
- 磁盘与路径：确保写入权限与剩余空间，避免因写盘失败影响流程；
- 命名规则：包含时间、工位、结果等字段，便于后续检索。
下面用一张图概括从相机接口到图像保存的采集链路与关键参数影响关系。
实际部署时，建议按“接口确认 → 图像源配置 → 参数整定 → 实时取像验证 → 保存策略落地”的顺序推进。每一步都以可观察的结果为准：接口看带宽与连接稳定性，图像源看设备识别与触发响应，参数看灰度分布与噪声水平，取像看帧率与同步性，保存看文件完整性与命名可检索性。只有采集链路稳定，后续的 MERLIC 工具链才能发挥应有的精度与重复性。