В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сравним наиболее популярные цифровые интерфейсы для систем машинного зрения, их особенности и преимущества.
Многокамерная съемка, длинный кабель, отсутствие плат видеозахвата
Стандарт Gigabit Ethernet (GigE) широко используется для передачи видеосигнала в системах машинного зрения с 2006 г. По количеству инсталляций это наиболее быстро распространяющийся интерфейс для цифровых камер промышленного применения. Причина в том, что GigE избавляет пользователей от традиционных проблем.
1. Позволяет получать от камеры изображения при значительных длинах кабеля. Так, длина 5-й категории кабеля (CAT5) может достигать 100 м. Имеются стандартные способы увеличения этого расстояния, вплоть до использования оптики. Такие длины кабеля невозможны для протоколов Camera Link, USB 2.0 и FireWire.
2. Упрощает применение нескольких камер, подключаемых к одному компьютеру. При пропускной способности 100 Мбайт/с и длине кабеля 100 м Gigabit Ethernet является универсальным цифровым интерфейсом, поэтому отпадает необходимость в платах видеозахвата (фреймграбберах) и специальных кабелях для работы со скоростной камерой в системе машинного зрения.
Цифровые системы стандарта GigE являются альтернативой традиционным системам на базе аналоговых телекамер почти в любой сфере применения. На сегодня GigE преобладает в ряде областей – от производственных объектов до интеллектуальных транспортных систем.
При работе с сетевым интерфейсом Gigabit Ethernet поставщик решения должен учитывать следующие требования:
Скорость: 100 Мбайт/с.
Длина кабеля: до 100 м.
Преимущества:
Ограничения: требуется высокая процессорная мощность
Высокие скорости, отсутствие плат видеозахвата, низкая нагрузка на процессор, простота установки
Стандарт USB 3.0 стал стандартом потребительского рынка. Большинство компьютеров на сегодня оснащены портами USB 3.0. Спецификация USB3 Vision была официально принята в 2013 г.; она отвечает всем необходимым требованиям передачи видео в системах машинного зрения.
Скорость передачи данных, которую обеспечивает USB 3.0, в 9 раз выше по сравнению с предшествующим стандартом USB 2.0. Он также имеет более низкий уровень ошибок передачи видео, дает меньше задержки и искажения, поддерживает более высокую мощность питания, позволяет использовать более длинные кабели. В USB 3.0 управление питанием реализовано на уровне соединения – инициировать переход в режим энергосбережения при простое может как хост-компьютер, так и само устройство (что актуально для уличных камер и камер с питанием от аккумуляторной батареи).
Можно выделить несколько ключевых преимуществ USB 3.0. Реальная пропускная способность может достигать 350 Мбайт/с без использования фреймграббера. Интерфейс поддерживает технологию Plug-and-Play. Технология Direct Memory Access (DMA) позволяет снизить нагрузку на процессор при передаче данных до минимума и масштабировать вычислительные ресурсы в соответствии с потребностями.
Скорость: 350 Mбайт/с.
Длина кабеля: до 8 м.
Преимущества:
Ограничения:
Устаревший ограниченный интерфейс
FireWire (также известный как IEEE 1394) многие годы являлся популярным цифровым интерфейсом. Чем же он был так привлекателен? Тем, что поддерживал подключение видеокамер с протоколом обмена DCAM, обеспечивал отличную совместимость программного обеспечения и устройств и давал необходимую мощность питания на каждом порту. А рынок до сих пор предлагает широкий выбор камер.
Тем не менее доля рынка устройств, использующих стандарт FireWire, снижается. На то несколько причин. Пропускная способность не превышает 64 Мбайт/с (IEEE 1394b), что резко ограничивает разрешение и частоту кадров в секунду. Длина кабеля всего 4,5 м. Стандарт FireWire уходит с потребительского рынка, как результат – рост цен, невысокий выбор оборудования и ПО.
В общем, при организации новых систем машинного зрения не рекомендуется рассматривать FireWire в качестве интерфейса передачи видео. Более целесообразным вариантом с аналогичными преимуществами, но со значительно более высокой скоростью передачи будет USB 3.0.
Скорость:
l IEEE 1394a – максимум 32 Mбайт/с
l IEEE 1394b – максимум 64 Mбайт/с
Длина кабеля: до 4,5 м.
Преимущества:
Ограничения:
Высочайшие скорости, более сложное решение
Camera Link является очень функциональным и мощным интерфейсом, разработанным специально для камер машинного зрения.
Диапазон частот интерфейса Camera Link позволяет работать с камерами, габариты которых не превышают размеров кубика сахара, а также с камерами, разрешающая способность которых достигает 2 Мпкс, а скорость – нескольких сотен кадров в секунду. Для камер, расчитанных на пропускную способность канала 100–850 Мбайт/с, рекомендуется использовать стандартизованный интерфейс Camera Link.
Поскольку Camera Link был разработан специально для камер машинного зрения, он гарантирует очень высокую скорость видеосигнала, простоту использования и сохранность данных. Все компоненты решения должны поддерживать стандарт Camera Link. Кабели, соединения и платы видеозахвата стандарта Camera Link обычно предназначены для применения только в ТВ-системах и являются дорогостоящими. Каждый компонент решения должен быть сертифицирован производителем и совместим с другими компонентами.
Интерфейс Camera Link имеет три варианта конфигурации:
Скорость для разных вариантов конфигурации: Base – 255 Mбайт/с,
Medium – 510 Mбайт/с; Full – 850 Mбайт/с.
Длина кабеля: до 10 м при 85 МГц.
Преимущества:
Ограничения:
Универсального интерфейса для цифровых камер машинного зрения не существует. Однако есть очевидные претенденты на эту роль в будущем. По мнению экспертов, некоторые интерфейсы со временем могут исчезнуть с рынка систем машинного зрения: FireWire – из-за ухода с потребительского рынка, и USB 2.0 – из-за нестабильной передачи видео. Оба этих стандарта не соответствуют современным требованиям по высокому разрешению изображения и частоте передачи кадров.
Поскольку интерфейс Gigabit Ethernet поддерживает наибольшую длину кабеля и простую организацию многокамерного режима съемки, для многих различных задач он окажется предпочтительным.
Будет расти популярность стандарта USB 3.0/ USB3 Vision благодаря высоким скоростям, низким нагрузкам на процессор и демократичной стоимости решений. USB 3.0 придет на смену существующим системам на базе интерфейсов FireWire и USB 2.0.
Для пользователей, чьими главными приоритетами являются скорость и разрешение, наилучшим выбором будет Camera Link Full. Ожидается, что на смену решениям на базе Camera Link Base и Medium придет интерфейс USB 3.0 как более экономически выгодный.
GigE, USB 3.0 и Camera Link Full являются наиболее перспективными и массовыми стандартами на сегодня и в перспективе.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2013
Посещений: 10740
Автор
| |||
В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
