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机器视觉图像传感器的通信及计算机接口
编辑: 时间: 2018-05-12 15:51 浏览量: 25

 装卸机器视觉

     一般装卸机器视觉中使用的摄像机主要还是承担获取原始图像的角色。图像的处理,以及特征的提取与识别,主要由后端图像处理计算机系统负责。因此摄像机通常需要一些合理的通信接口将其获取的图像信息发送至图像处理计算机。即使摄像机内部带有DSP处理系统,同样也需要通信接口将处理结果传送至后端设备。目前,一般有摄像机的通信接口主要分为两类:一类是模拟传输接口;另一类是数字通信接口,一般有USB、1394、以太网及 Camera link这几个。


      摄像机的模拟传输方式如图2-9所示,摄像机通过数字图像传感器获得所需图像的数字信号,再经过D/A转换转化为模拟信号后通过模拟方式传输给图像采集卡,而图像采集卡再经过AD转换将得到的图像模拟信息转换为数字图像信息。目前,模拟传输方式的串口标准主要有美国的RS-170标准和欧洲的CCIR标准。由于模拟传输存在信号干扰大和传输速度受限制等问题,所以模拟传输在机器视觉信号传输中使用较少。


    通用串行总线( Universal Serial Bus,USB)作为一种新型的串行总线,具有传输高支持异步和等时传输等特点,因此也十分适合图像数据的传输。如大恒图像推出的MER-030-120UM/UC-L系列数字摄像机就是采用USB2。0作为数据接口,其通信速率可达480Mbit/s。与其他数据接口相比,USB接口只占用一个端口和一个中断,节省了系统资源。USB接口还支持连接多个设备,高可达127个设备。同时,USB接口支持热拔插,可实现设备的即插即用。由于USB线缆内部存在一组电源线,因此假小型像机的电源也可过USB进行提供。

广西快31394是一种高速、实时串行的标准,是一种纯数字接口。它支持不经集线器的点对点连接,较多允许63个相同速度的设备连接到同一总线上,且较多允许1023条总线相互连接。


     1394接线端子可分为小型4针和标准6针接线端子两种型号。两者的区别在于:小型4针接线端子不提供电源线,无法为摄像机提供电源功能;6针接线端子的其中两条为电源线,可以为被连接的摄像机提供电源。


     以太网传输是港口机器视觉系统常用的传输方式。采用以太网组成的机器视觉系统的服务器可使用碰撞检测的载波侦听/多路访问介质访问各个网络节点上的摄像机。目前,一般的以太网组成的机器视觉系统传输速率可达100Mbit/s。同时,基于以太网的摄像机在图像信号进行传输前需要对采集到的数字图像信息进有行了一定的压缩。当前的压缩格式主要有M-JPEG格式和H.264格式。


    M-JPEG压缩格式简称MPG压缩格式。它是一种由静态图像压缩技术JPEG发展起来的动态图像压缩技术,可以生成序列化的运动图像。M-JPEG在压缩过程中不考虑视频流中不同帧之间的变化,只单独对某一帧进行20~80倍的压缩。采用M-JPEG压缩格式的分辨率一般可由352×288到704×576。M-JPEG的主要优点是可以获取清晰度很高的视频图像,而且可以灵活设置每一路视频的清晰度和压缩帧数。其采用的帧内压缩方式可适用于视频编辑。而其主要缺点是压缩效率比较低。因为M-JPEG在压缩过程中是根据每一帧图像的内容进行压缩的,而非根据相邻图像之间的差异进行压缩,因此导致了大量信息被重复存储,并且压缩效率低下。


机器视觉原理构造图


    H.264是在MPEG-4的基础上建立起来的采用混合编码结构的压缩格式。其主要目标是:与其他现有的视频编码标准相比,在相同带宽下提供更加优秀的图片质量。

    H.264可以提供11个等级、7个类别的子协议格式。其中每个等级对带宽、内存、网络性能的需求不同,等级越高,需求也就越高,视频的质量也相应越好。H.264的主要优势是码率低、图像质量高、容错能力强和网络适应性强。


广西快3    Camera Link是专门为机器视觉的高端应用设计而提出的接口。它的传输速率非常高,可达到 I Gbit/s。同时,输出的数字格式可以提供高分辨率、高数字化率和各种帧频,图像的信噪比也能得到较大的改善。而且在不同的应用要求下,可以根据分辨率、速率等自由选择基本(Base)、中档( Mediun)、全部(Ful)等支持格式。如上所述,摄像机的数据通信接口虽然有不同种类,但摄像机与计算机之间的通信方式主要有三种模式:连续触发模式、软件触发模式和硬件触发模式。并且不同的接口类型都支持这三类模式。



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