机器视觉应用通常涉及视频处理和显示，但为此必须将视频或图像从摄像头传输到主机视觉系统。有许多视频接口标准可供选择，每种标准提供不同的特性，包括数据速率、电缆长度、电源传输选项等。

系统设计者必须选择最适合其应用的标准。本文探讨了计算机视觉中一些最常用的视频接口，并比较了它们的主要特性。一般来说，所有视频接口标准都分为两类：使用数字信号传输的标准和使用模拟传输的。

数字接口标准

HD-SDI 和 3G-SDI（高清和 3G 串行数字接口）

HD-SDI 支持最高 1080p（1920×1080）和 30Hz（1.48 Gbps）的视频分辨率。3G-SDI 是 HD-SDI 的升级版，支持相同的 1080p 分辨率，但帧率更高（1080p60/59.94/50，最高可达 3 Gbps）。3G-SDI/HD-SDI 信号由单根 75Ω 同轴电缆传输，适用于需要高保真实时视频传输的应用。支持的最大电缆长度取决于所用电缆和连接器的规格，但通常至少为100米。HD-SDI/3G-SDI在专业视频制作和广播环境中被广泛采用。

· 数据速率最高可达3 Gbps

· 线缆长度可达200米（搭配RG59/RG6）

· 分辨率最高可达1080p @ 30/60Hz

USB 3（通用串行总线3）

USB 3，也称为超速USB，是一种广泛使用的接口标准。它兼容大多数个人电脑上的USB接口，并具备即插即用能力，数据速率最高可达5/10 Gbps。USB 3 适用于需要最高 1080p 60Hz 视频且线长更短（通常为 3 米，尽管有源电缆延长器可使用最长 >100 米）的计算机视觉应用。它还支持通过电缆供电，无需为相机单独供电。

工业自动化和监控是常用USB 3接口的应用，因为其集成简单且成本低廉。然而，针对特定机器视觉任务，最新的机器视觉标准之一USB3 Vision于2013年发布。USB3 Vision基于USB 3接口的优势，定义了一套可靠高效的数据传输规范和协议，使现成的USB主机硬件和定制机器视觉组件能够无缝集成。

· 数据传输速度最高可达10 Gbps

· 电缆长度可达3米（无源）

· 支持最高 ~7.5W 的功率输出

· 分辨率最高可达1080p @ 60Hz

HDMI（高清多媒体接口）

HDMI是消费电子设备和计算机显示器中流行的视频接口。它支持通过单根线缆传输高清视频和音频。HDMI提供高数据速率（最高可达18 Gbps），适用于需要高质量视频输出的应用，支持最高4K分辨率。HDMI通常用于最长15米的电缆长度，但不通过电缆供电。

· 数据速率最高可达18 Gbps

· 典型电缆长度可达15米（无源电缆）

· 分辨率最高可达4K Ultra HD

以太网IP（互联网协议）

以太网IP/IP视频指的是通过局域网（LAN）进行基于以太网的视频传输通信。它使用标准以太网协议和布线，支持的数据速率范围为10 Mbps到100 Gbps，具体取决于网络基础设施。通常，在传输前，会使用H.264或H.265编解码器来压缩视频数据。以太网IP适用于短距离和远程应用，具体取决于网络配置。以太网供电有多种标准可供选择，这些标准提供不同的功率/网络容量水平。

· 100Mb链路（标准Cat 5/6线缆）支持压缩4k视频，传输范围可达100米

· 支持以太网供电（PoE），IEEE802.3af，0级~12W

· 简单集成到现有网络基础设施中

· 现成的低价标准以太网线

GigE（千兆以太网）视觉

GigE是一种视频接口，能够通过千兆以太网（1 Gbps）网络高速传输未压缩视频数据。该接口可实现在任何标准以太网系统中，因此也能在高速网络基础设施中运行，并支持更高的数据速率，例如10/40/100 Gbps。GigE常用于工业自动化、机器人和机器视觉领域，但也被应用于其他领域。其与标准网络基础设施的兼容性使其成为将视频流集成到现有以太网网络中的便捷选择。GigE Vision规范支持非视频数据（e.g. 3D成像数据）传输和相机控制（使用GenICam™描述相机支持的功能）。
· 100米电缆长度，标准Cat 6电缆和1000Mb链路

· 传输性能/带宽可以轻松扩展（1/10/25/40/100 Gbps）

· 支持多种视频格式和特定应用的摄像机

· 支持多摄像头和多显示器

MIPI CSI-2（移动工业处理器接口摄像机串行接口2）

MIPI CSI-2 是一种视频接口标准，广泛应用于移动设备和嵌入式系统。它使图像传感器或相机能够连接到应用处理器。MIPI CSI-2 支持高速串行通信，且功耗低。它每通道的数据速率最高可达2.5 Gbps（大多数实现为2或4通道），适用于极短距离应用，通常可达30厘米。MIPI标准中未规定有线供电选项，因此取决于具体实现。

CoaXPress

CoaXPress 是一种非对称、高速点对点串行通信标准，用于通过同轴电缆传输视频和静态图像。它适用于高分辨率和高帧率的应用，如机器视觉。最新版本CXP v2.1支持最高12.5 Gbps的数据速率，因此在4声道系统上最高可达50 Gbps。电力也可以通过同轴电缆提供，支持最长50米的电缆长度。

Camera Link

Camera Link 是一种非常坚固且高速的数字视频接口，主要应用于工业和医学成像应用。它支持不同图像分辨率以及帧率和像素率的采集。可选配置有：基础版（255 MBytes/sec）;中速（最高可达510兆字节/秒）;全速（最高可达680兆维/秒）;以及80位（850 MBytes/秒）。最佳最大电缆长度可达10米。

HD-VLC是一种数字视频格式，类似于HD-SDI，专为长距离应用开发。它采用独特的编码码器，编码并压缩高清视频数据，使其能够以与标清视频相同的速率传输，即270 Mb/s或540 Mb/s的串行数据速率。由于数据速率较低，HD-VLC可使用最长700米的同轴电缆，150米的双绞线电缆，以及数公里的光纤电缆;它也可以通过多个滑环。编码器在发送/接收设备中的硬件中实现，因此不会对系统产生显著的额外延迟。
EX-SDI（扩展串行数字接口）

EX-SDI 是一种视频接口，用于通过同轴电缆传输高清数字视频。它能压缩视频，支持高清和4K分辨率;它提供非常长的线缆长度（最长可达500米）和高画质。EX-SDI常用于监控系统及其他需要通过同轴电缆基础设施进行长距离传输的应用中。
LVDS（低电压差分信号）

LVDS是一种广泛使用的数字接口，采用差分信号以实现抗噪声和中等速度的数据传输。LVDS常见于工业视觉系统和许多自动对焦变焦块相机中。它非常适合短程应用;它能舒适地支持长达50厘米的电缆，功耗低，且易于集成到现有系统中。通常，AF-Zoom相机会使用4条LVDS通道来传输未压缩的1080p30视频（1.485 Gbps）。

FPD-Link III

FPD-Link III 是一种基于 SERDES 的高速视频接口，最初用于连接平板显示器。它常见于汽车应用领域，但在机器人学等其他应用领域也越来越受欢迎。它支持最高4.16 Gbps的数据速率，线缆长度可达15米。FPD-Link III设计用于恶劣环境，具备对电磁干扰及其他干扰的坚固性。
模拟接口标准
AHD（模拟高清）

AHD设计用于提供比标准CVBS有线基础设施更高的视频速率;它支持720p和1080p，最近还支持4K，通过同轴电缆传输。它主要用于将闭路电视摄像头连接到DVR，并且可以通过视频传输用的同一根线（称为UTC）支持摄像头控制。相机兼容性和可配置性可能存在限制，且由于不是数字系统，随着线缆长度增加画质下降。虽然实施成本非常有竞争力，但图像质量不如其他技术。
CVBS（复合视频基带信号）

CVBS是一种最初为电视系统设计的模拟视频接口，常用于传统系统。它传输标清视频信号，兼容多种显示设备。视频数据编码在单一模拟通道中，使用PAL、NTSC和SECAM等标准格式传输。CVBS的数据速率有限，适合较短的电缆长度。
HD-CVI（高清复合视频接口）

HD-CVI 是一项于2012年创建的技术，2014年开始广泛发布。它支持通过单根最高500米的同轴电缆同时传输视频、音频、摄像控制和功率信号。它支持两种高清视频格式：全高清1080p或通过逐行扫描实现的720p。
HD-TVI（高清传输视频接口）

HD-TVI 是一种常用于监控系统的数字视频接口。它支持通过同轴电缆传输高清视频。HD-TVI 提供较长的电缆长度，并通过电缆供电，简化安装。HD-TVI 支持在最高 500 米电缆长度上的 1080p 视频分辨率。

机器视觉视频接口标准在实现高质量图像和视频数据传输方面发挥着关键作用，支持需要实时处理、高分辨率成像和无缝集成的应用。视频接口的选择取决于多种因素，包括数据传输速度、兼容性、成本及具体应用需求。设计者应认真考虑这些因素，以确保集成视觉系统时的最佳性能和兼容性。

随着机器视觉技术的不断进步，这些界面无疑会不断演进和适应，以满足行业不断增长的需求。Active Silico致力于推动这些发展，设计硬件以涵盖各标准的最佳特性，确保提供前沿产品，支持广泛的接口，为客户提供针对其具体应用的最广泛选择。