Képrögzítők funkciója és alkalmazása a gépi látásban

A gépi látástechnológia széles körben alkalmazott az ipari termelés ellenőrzésében, az egészségügyben, a közlekedésben és más területeken, hogy segítse az automatizálást és intelligenciát. Az egész gépi látási rendszer két fő modulra osztható: képalkotás és képfeldolgozás. A képrögzítő a képadatok rögzítésének és feldolgozásának részét köti össze, és fontos szerepet játszik.

Egy gépi látásrendszerben a képalkotó rész főként ipari kamerából, ipari objektívből és megvilágító rendszerből áll, míg a képfeldolgozó részt képfeldolgozó szoftver valósítja meg. A képrögzítőt (frame grabber) az ipari kamera (videóforrás) és a számítógép (szoftver) közötti interfeszként lehet értelmezni. A képrögzítő által rögzített képeket a számítógép vagy más processzorok dolgozzák fel.

I. Képrögzítők (Frame Grabber-ek) elve

Először a kamera és az optikai rendszer által „látott” valós világ egy meghatározott része szolgáltat optikai jelet. Ezután a CCD vagy CMOS chip alakítja át az optikai jelet elektromos jellé. A kamera a videójel kimenetét egy meghatározott formátumban vagy protokollban továbbítja a képrögzítő felé. Minden egyes pixel függetlenül fejezi ki a fényintenzitást Szürkeárnyalat formájában. Ezek a fényintenzitás-értékek a CCD vagy CMOS chip mátrixából kerülnek átvitelre, és a memóriában egy mátrix adatszerkezetben tárolódnak; a képrögzítő ezen átvitel közvetítője.

II. A képrögzítők gyakori paraméterei

1.  A/D átalakítás: A képrögzítők képesek analóg jeleket digitális jelekké alakítani, és ez ebben az egész gépi látási rendszerben az képalkotási munkában fontos szerepet játszik. Ezt az A/D átalakítást a gépi látási rendszer képrögzítője végzi, és a konverziót megvalósító megfelelő komponens az A/D konverter nevű egység.

2.  Mintavételezési arány: A mintavételi sebesség az adatgyűjtő képességét és sebességét jelzi a képek feldolgozásában. Képalkotás közben figyelni kell arra, hogy az adatgyűjtő mintavételi sebessége megfelel-e az előírásoknak.

3.  Palástoló memória (felbontás): Ez meghatározza a maximális képpont-tömböt, amelyet az adatgyűjtő támogatani tud, ezáltal jellemzi felbontó képességét, azaz a maximális kamerafelbontást, amelyet képes támogatni.

4.  Átviteli csatornák száma: Az adatgyűjtő képessége több kamerából származó képek egyidejű rögzítésére. A gyakorlati alkalmazásokban időnként szükség van több látási rendszer egyidejű működésére a termelési hatékonyság biztosítása érdekében. Ezért a rendszer működési igényeinek kielégítéséhez az adatgyűjtőnek több kameráról is végeznie kell A/D átalakítást egyszerre. Az adatgyűjtők jelenleg elérhető átviteli csatorna-opciói közé tartozik az egy-, két-, négy-csatornás megoldás stb.

III. Az adatgyűjtők osztályozása

1.  A bemeneti jel típusa alapján: Analog keretfogók és digitális keretfogók. Gyakran említett GigE kártyák és USB keretfogók a digitális keretfogók típusai.

2.  Funkció alapján: Csupán rögzítési funkcióval rendelkező keretfogók és integrált képfeldolgozási funkcióval rendelkező keretfogók. A képfeldolgozó algoritmusok folyamatos fejlődése, a képállomások, a GPU technológia és az intelligens kamerák térhódítása következtében az integrált képfeldolgozási funkcióval rendelkező keretfogók életbenmaradási tere zsugorodik, és képfeldolgozó funkcióik egyre egyszerűbbé válnak.

Iv. Keretfogók kiválasztása

A keretfogó kiválasztásakor figyelembe veendő szempontok:

1. Jel / Interfész típusa: A kamera és a képrögzítő eszköz videójele interfésze (típusa) meg kell egyezzen: analóg jelek az analóg képrögzítőkhöz csatlakoznak; digitális jelek a digitális képrögzítőkhöz csatlakoznak. Létezik analóg jel interfész és digitális jel interfész. Az analóg jel interfészek tartalmazzák BNC, RCA (phono csatlakozó), S-video. Digitális jel interfészek tartalmazzák CameraLink, Gigabit Ethernet (GigE), CoaXPress (CXP), CLHS, USB 3.0 és 2.0, stb.

2. Mintavételi képfrekvencia: A rögzítő eszköz adatainak mintavételi frekvenciája ≥ a kamera adat kimeneti frekvenciája. A rögzítő eszköz adatainak mintavételi frekvenciájára vonatkozó követelmény a következőképpen számítható ki:

Analóg rögzítő esetén: Pontfrekvencia ≥ 1,2 * R * FPS

Digitális rögzítő esetén: Pontfrekvencia ≥ Kamera pontfrekvencia

Megjegyzés: R a kamera felbontása, FPS a kamera képkockasebessége.

3. Szoftverfejlesztő készlet (SDK): A kiválasztott frame grabbernek rendelkeznie kell egy stabil, egyszerű, könnyen kezelhető, hatékony és hordozható SDK-val. Emellett a termékvonal jól meghatározott kell legyen, hogy lehetővé tegye a frissítéseket.