機器視覺應用通常涉及視頻處理和顯示，但為此必須將視頻或圖像從攝像頭傳輸到主機視覺系統。有許多視頻接口標準可供選擇，每種標準提供不同的特性，包括數據速率、電纜長度、電源傳輸選項等。

系統設計者必須選擇最適合其應用的標準。本文探討了計算機視覺中一些最常用的視頻接口，并比較了它們的主要特性。一般來說，所有視頻接口標準都分為兩類：使用數字信號傳輸的標準和使用模擬傳輸的。

數字接口標準

HD-SDI 和 3G-SDI（高清和 3G 串行數字接口）

HD-SDI?支持最高 1080p（1920×1080）和 30Hz（1.48 Gbps）的視頻分辨率。3G-SDI 是 HD-SDI 的升級版，支持相同的 1080p 分辨率，但幀率更高（1080p60/59.94/50，最高可達 3 Gbps）。3G-SDI/HD-SDI 信號由單根 75Ω 同軸電纜傳輸，適用于需要高保真實時視頻傳輸的應用。支持的最大電纜長度取決于所用電纜和連接器的規格，但通常至少為100米。HD-SDI/3G-SDI在專業視頻制作和廣播環境中被廣泛采用。

·?數據速率最高可達3 Gbps

·?線纜長度可達200米（搭配RG59/RG6）

·?分辨率最高可達1080p @ 30/60Hz

USB 3（通用串行總線3）

USB 3，也稱為超速USB，是一種廣泛使用的接口標準。它兼容大多數個人電腦上的USB接口，并具備即插即用能力，數據速率最高可達5/10 Gbps。USB 3 適用于需要最高 1080p 60Hz 視頻且線長更短（通常為 3 米，盡管有源電纜延長器可使用最長 >100 米）的計算機視覺應用。它還支持通過電纜供電，無需為相機單獨供電。

工業自動化和監控是常用USB 3接口的應用，因為其集成簡單且成本低廉。然而，針對特定機器視覺任務，最新的機器視覺標準之一USB3 Vision于2013年發布。USB3 Vision基于USB 3接口的優勢，定義了一套可靠高效的數據傳輸規范和協議，使現成的USB主機硬件和定制機器視覺組件能夠無縫集成。

·?數據傳輸速度最高可達10 Gbps

·?電纜長度可達3米（無源）

·?支持最高 ~7.5W 的功率輸出

·?分辨率最高可達1080p @ 60Hz

HDMI（高清多媒體接口）

HDMI是消費電子設備和計算機顯示器中流行的視頻接口。它支持通過單根線纜傳輸高清視頻和音頻。HDMI提供高數據速率（最高可達18 Gbps），適用于需要高質量視頻輸出的應用，支持最高4K分辨率。HDMI通常用于最長15米的電纜長度，但不通過電纜供電。

·?數據速率最高可達18 Gbps

·?典型電纜長度可達15米（無源電纜）

·?分辨率最高可達4K Ultra HD

以太網IP（互聯網協議）

以太網IP/IP視頻指的是通過局域網（LAN）進行基于以太網的視頻傳輸通信。它使用標準以太網協議和布線，支持的數據速率范圍為10 Mbps到100 Gbps，具體取決于網絡基礎設施。通常，在傳輸前，會使用H.264或H.265編解碼器來壓縮視頻數據。以太網IP適用于短距離和遠程應用，具體取決于網絡配置。以太網供電有多種標準可供選擇，這些標準提供不同的功率/網絡容量水平。

·?100Mb鏈路（標準Cat 5/6線纜）支持壓縮4k視頻，傳輸范圍可達100米

·?支持以太網供電（PoE），IEEE802.3af，0級~12W

·?簡單集成到現有網絡基礎設施中

·?現成的低價標準以太網線

GigE（千兆以太網）視覺

GigE是一種視頻接口，能夠通過千兆以太網（1 Gbps）網絡高速傳輸未壓縮視頻數據。該接口可實現在任何標準以太網系統中，因此也能在高速網絡基礎設施中運行，并支持更高的數據速率，例如10/40/100 Gbps。GigE常用于工業自動化、機器人和機器視覺領域，但也被應用于其他領域。其與標準網絡基礎設施的兼容性使其成為將視頻流集成到現有以太網網絡中的便捷選擇。GigE Vision規范支持非視頻數據（e.g. 3D成像數據）傳輸和相機控制（使用GenICam?描述相機支持的功能）。
·?100米電纜長度，標準Cat 6電纜和1000Mb鏈路

·?傳輸性能/帶寬可以輕松擴展（1/10/25/40/100 Gbps）

·?支持多種視頻格式和特定應用的攝像機

·?支持多攝像頭和多顯示器

MIPI CSI-2（移動工業處理器接口攝像機串行接口2）

MIPI CSI-2?是一種視頻接口標準，廣泛應用于移動設備和嵌入式系統。它使圖像傳感器或相機能夠連接到應用處理器。MIPI CSI-2 支持高速串行通信，且功耗低。它每通道的數據速率最高可達2.5 Gbps（大多數實現為2或4通道），適用于極短距離應用，通常可達30厘米。MIPI標準中未規定有線供電選項，因此取決于具體實現。

CoaXPress

CoaXPress?是一種非對稱、高速點對點串行通信標準，用于通過同軸電纜傳輸視頻和靜態圖像。它適用于高分辨率和高幀率的應用，如機器視覺。最新版本CXP v2.1支持最高12.5 Gbps的數據速率，因此在4聲道系統上最高可達50 Gbps。電力也可以通過同軸電纜提供，支持最長50米的電纜長度。

Camera Link

Camera Link?是一種非常堅固且高速的數字視頻接口，主要應用于工業和醫學成像應用。它支持不同圖像分辨率以及幀率和像素率的采集。可選配置有：基礎版（255 MBytes/sec）;中速（最高可達510兆字節/秒）;全速（最高可達680兆維/秒）;以及80位（850 MBytes/秒）。最佳最大電纜長度可達10米。

HD-VLC是一種數字視頻格式，類似于HD-SDI，專為長距離應用開發。它采用獨特的編碼碼器，編碼并壓縮高清視頻數據，使其能夠以與標清視頻相同的速率傳輸，即270 Mb/s或540 Mb/s的串行數據速率。由于數據速率較低，HD-VLC可使用最長700米的同軸電纜，150米的雙絞線電纜，以及數公里的光纖電纜;它也可以通過多個滑環。編碼器在發送/接收設備中的硬件中實現，因此不會對系統產生顯著的額外延遲。
EX-SDI（擴展串行數字接口）

EX-SDI 是一種視頻接口，用于通過同軸電纜傳輸高清數字視頻。它能壓縮視頻，支持高清和4K分辨率;它提供非常長的線纜長度（最長可達500米）和高畫質。EX-SDI常用于監控系統及其他需要通過同軸電纜基礎設施進行長距離傳輸的應用中。
LVDS（低電壓差分信號）

LVDS是一種廣泛使用的數字接口，采用差分信號以實現抗噪聲和中等速度的數據傳輸。LVDS常見于工業視覺系統和許多自動對焦變焦塊相機中。它非常適合短程應用;它能舒適地支持長達50厘米的電纜，功耗低，且易于集成到現有系統中。通常，AF-Zoom相機會使用4條LVDS通道來傳輸未壓縮的1080p30視頻（1.485 Gbps）。

FPD-Link III

FPD-Link III?是一種基于 SERDES 的高速視頻接口，最初用于連接平板顯示器。它常見于汽車應用領域，但在機器人學等其他應用領域也越來越受歡迎。它支持最高4.16 Gbps的數據速率，線纜長度可達15米。FPD-Link III設計用于惡劣環境，具備對電磁干擾及其他干擾的堅固性。
模擬接口標準
AHD（模擬高清）

AHD設計用于提供比標準CVBS有線基礎設施更高的視頻速率;它支持720p和1080p，最近還支持4K，通過同軸電纜傳輸。它主要用于將閉路電視攝像頭連接到DVR，并且可以通過視頻傳輸用的同一根線（稱為UTC）支持攝像頭控制。相機兼容性和可配置性可能存在限制，且由于不是數字系統，隨著線纜長度增加畫質下降。雖然實施成本非常有競爭力，但圖像質量不如其他技術。
CVBS（復合視頻基帶信號）

CVBS是一種最初為電視系統設計的模擬視頻接口，常用于傳統系統。它傳輸標清視頻信號，兼容多種顯示設備。視頻數據編碼在單一模擬通道中，使用PAL、NTSC和SECAM等標準格式傳輸。CVBS的數據速率有限，適合較短的電纜長度。
HD-CVI（高清復合視頻接口）

HD-CVI 是一項于2012年創建的技術，2014年開始廣泛發布。它支持通過單根最高500米的同軸電纜同時傳輸視頻、音頻、攝像控制和功率信號。它支持兩種高清視頻格式：全高清1080p或通過逐行掃描實現的720p。
HD-TVI（高清傳輸視頻接口）

HD-TVI 是一種常用于監控系統的數字視頻接口。它支持通過同軸電纜傳輸高清視頻。HD-TVI 提供較長的電纜長度，并通過電纜供電，簡化安裝。HD-TVI 支持在最高 500 米電纜長度上的 1080p 視頻分辨率。

機器視覺視頻接口標準在實現高質量圖像和視頻數據傳輸方面發揮著關鍵作用，支持需要實時處理、高分辨率成像和無縫集成的應用。視頻接口的選擇取決于多種因素，包括數據傳輸速度、兼容性、成本及具體應用需求。設計者應認真考慮這些因素，以確保集成視覺系統時的最佳性能和兼容性。

隨著機器視覺技術的不斷進步，這些界面無疑會不斷演進和適應，以滿足行業不斷增長的需求。Active Silico致力于推動這些發展，設計硬件以涵蓋各標準的最佳特性，確保提供前沿產品，支持廣泛的接口，為客戶提供針對其具體應用的最廣泛選擇。