Real-time Image Processing with GigE Vision®

GigE Vision®的全称是“基于千兆以太网机器视觉”,并指定用于工业图像采集与处理的接口标准,它提供了一个 简单实现工业相机到现有的网络系统方案。使用千兆位以太网标准,在UDO/IP的通信是GigE Vision的要求。它的目的是实现照相机,硬件和软件制造商之间的最大兼容性。GigE Vision作为工业相机和PC之间的接口,相比老标准-IEEE 1394或USB,已成为最受欢迎的且日益普及的技术。往万兆以太网发展,将将使该技术越来越受欢迎。

GigE Vision Kamera

GigE Vision标准是指一般的软件界面GenICam和与一般通用软件进行交流功能。为了让XML语言被使用,GigE Vision指定一些组件自动注册到网络中,如:IP地址的配置和数字照相机的控制和配置和面向连接的基于GVCP协议的数据交换。GigE Vision的优点是硬件和实现方法是可互换的。

从而,价格合理的摄像机以及熟悉的千兆以太网的布线可用于图像采集。由于千兆级以太网是IEEE标准,因此可用于流和用于工业图像处理不同制造商的 摄像机。传输的最大距离达100米,这是不可能用双绞线通过上述的接口来实现的。


Task and solution

在图像处理中使用的Windows操作系统是必不可少的,因为大多数应用程序需要Windows操作系统。然而,开发者通常(不使用实时扩展)面临着可避免的问题:

  • GigE Vision相机的个别数据包不会传送,从而导致图像被损坏或只是部分传送。
  • 反应时间由于受到Windows应用程序的影响,会导致其很长且不确定。

一个过程控制中的案例,该过程它需要一个Kithara实时套件的摄像头模块来保证工业数据包传送的质量。在这个过程中对该产品是否达到要求或者不需要在很短的时间内响应进行评估,从而消除在产品生产中取出次品。采用实时套件中的摄像头模块很好的解决了这个问题。

为了避免数据包丢失,在相机模块中提供大尺寸的内存缓冲区和实时的网络驱动程序。接收GigE Vision影像的反应立即发生在几微秒内的实时上下文。激活一个实时任务来触发一个实时响应是能实现的。对于特别大的数据包大小的处理,由于需要高帧速率,普通的Windows机制无法处理这种高分辨率的图像


相机模块

GigEVision®和USB3Vision®摄像头实时图像采集

  • 普通
  • 特征

       相机作为一个功能模块,用于实时根据GigEVision®或USB3Vision®标准捕捉工业相机的图像数据。 它提供了检测和管理以及创建实时流的所有必要功能。

   大容量缓冲存储器以及实时网络驱动器可靠地防止数据包丢失。GigE或USB3视觉影像传入后在几微秒钟内即时在实时环境中发生反应。触发即时的实时任务可以用来执行即时控制反应。 图像处理库(如Halcon或OpenCV)也可以实时使用,因此您可以实施强大的解决方案。

   由于基于实时的网络驱动程序,相机模块可提供高达125 MByte / s的数据吞吐量,这意味着达到理论上的最大值。

   即使在实时环境中,图像处理的结果也可以在没有任何延迟的情况下给予处理,例如,通过EtherCAT®或CANopen®。因此,自动化解决方案可以轻松地与Kithara实时套件中的其他几个功能结合使用。

   相机模块需要分别用于GigE的视觉网络模块和USB3视觉的USB实时模块。

  • 使用GigEVision®摄像头实时的以事件或请求为基础进行图像采集
  • 多个同步摄像头,热插拔,错误处理,符合GenICam 2.0的配置

一般特征

  • 支持每个GigEVision®兼容相机
  • 连接多台摄像机
  • 热插拔

控制

  • 自动连接处理
  • 完全访问相机配置空间
  • 读取和写入相机内存
  • set custom heartbeat timeout
  • 启动和停止通过软件获取图像
  • 通过软件设置采集模式
  • GenICam xml配置文件自动下载
  • 访问GenICam标准功能配置您的相机 
  • 错误处理

Streams

  • 每个摄像机可能有一个或者多个流
  • 实时获取图像
  • 高性能采集,不需要复制
  • 自设缓冲区大小和缓冲区数量
  • 提示遗漏或者不完全图像

GenICam功能

  • 枚举所有类别
  • 设置和检索所有可访问的相机功能,如图像格式,像素格式,帧频,曝光时间等

图像处理

  • 使用Halcon等库来编写自己的机器视觉应用程序
  • 使用// Kernel Module//将图像处理库加载到内核模式中
  • 实时完成图像处理
  • 执行操作:匹配,分割,3D匹配,OCR等等

视觉模块

实时视觉图像处理

  • 普通
  • 特征

       视觉模块补充了实时模块,并支持符合GigE®视觉标准的工业相机,从而在图像被PC捕获和接收时即时控制反应。来自德国慕尼黑MVTec的被广泛使用的图像处理库Halcon适用于实时图像数据的进一步处理*,因此可以实现强大的解决方案。或者,也可以使用开放库OpenCV。

 

*许可证必须向MVTec公司分开订购

  • 实时图像处理 ——使用Halcon或OpenCV等库来编写自己的机器视觉应用程序
  • Halcon或OpenCV图像处理库被加载到实时环境中
  • 图像处理是在实时任务中完成的
  • 自动并行化
  • 执行如下操作:匹配,分割,3D匹配,OCR等等
  • 处理后,立即启动控制反应。例如,通过EtherCAT®Master,CANopen®Master或PLC