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【視覺知識】影象緩衝技術

  • 作者↟╃·✘◕:

  • 來源↟╃·✘◕:光虎光電科技(天津)有限公司

  • 訪問量↟╃·✘◕:137

  • 釋出時間↟╃·✘◕:2023-01-16 11:10:26

影象緩衝技術


緩衝技術是為了協調吞吐速度相差很大的裝置之間資料傳送而採用的技術•│↟╃•。
為了緩和CPU和I/O裝置速度不匹配的矛盾╃•▩·,提高CPU和I/O裝置的並行性╃•▩·,在現代作業系統中╃•▩·,幾乎所有的I/O裝置在與處理機交換資料時都用了緩衝區╃•▩·,並提供獲得和釋放緩衝區的手段•│↟╃•。總結來說╃•▩·,緩衝區技術用到了緩衝區╃•▩·,而緩衝區的引入是為了緩和CPU和I/O裝置的不匹配╃•▩·,減少對CPU的中斷頻率╃•▩·,提高CPU和I/O裝置的並行性•│↟╃•。
在資料到達與離去速度不匹配的地方╃•▩·,就應該使用緩衝技術•│↟╃•。緩衝技術好比是一個水庫╃•▩·,如果上游來的水太多╃•▩·,下游來不及排走╃•▩·,水庫就起到“緩衝”作用╃•▩·,先讓水在水庫中停一些時候╃•▩·,等下游能繼續排水╃•▩·,再把水送往下游•│↟╃•。
在工業上通常指工業相機進行資料傳輸時為了迅速採集影象而採用的技術╃•▩·,也叫影象緩衝技術•│↟╃•。

為什麼使用影象緩衝技術╃·◕·?

工業相機採集光訊號╃•▩·,由模擬訊號轉換為數字訊號的速度往往是極快的╃•▩·,但是由於相機資料傳輸介面速度的限制╃•▩·,實際從相機處理器傳輸到PC的速度會大打折扣╃•▩·,所有影象都從一個通道進行傳輸╃•▩·,如圖所示•│↟╃•。



以Sony IMX287LLR/LQR晶片為例╃•▩·,其解析度為728×544╃•▩·,在模數轉換位數為10bit時╃•▩·,全解析度下所能達到的最高幀率為436.9fps╃•▩·,每秒鐘所產生的資料量約為165.1MB•│↟╃•。


      由於相機資料介面的不同╃•▩·,頻寬不一樣╃•▩·,就導致相機和PC的吞吐速度相差較大•│↟╃•。


例如╃•▩·,千兆乙太網傳輸速率為1Gbps╃•▩·,與相機的吞吐量相差較大╃•▩·,以千兆乙太網作為傳輸介面╃•▩·,最高幀率只能達到338fps左右•│↟╃•。

而選用USB3.0作為資料傳輸介面╃•▩·,其傳輸速率為5Gbps╃•▩·,比該相機的資料產生大小要大╃•▩·,所以以USB3.0作為傳輸介面╃•▩·,最高幀率可以到436.9fps左右•│↟╃•。

那麼千兆乙太網傳輸就達不到晶片的理想幀率嗎╃·◕·?

顯然不是的╃•▩·,使用帶影象緩衝的千兆乙太網相機╃•▩·,就可以達到理想幀率↟╃·✘◕:

帶有影象緩衝的工業相機╃•▩·,內部配置了一個快取╃•▩·,用來快速裝載大量的圖片╃•▩·,這樣就可以以最高幀率抓取多張圖片╃•▩·,但是在這種模式下╃•▩·,並不意味著相機可以一直保持最高幀率進行連續拍攝╃•▩·,當影象緩衝區填滿之後╃•▩·,相機將以較慢的速度執行╃•▩·,回到千兆乙太網的傳輸速率進行影象傳輸╃•▩·,如圖所示•│↟╃•。



影象緩衝技術的工業應用

    ①對於較為常見的工業相機╃•▩·,運用影象緩衝技術╃•▩·,在配置快取的情況下╃•▩·,可以瞬時記錄高速過程╃•▩·,即使用價格較低的相機實現效能較高相機所拍攝的效果•│↟╃•。

②對於高速相機╃•▩·,在相機自帶記憶體的情況下╃•▩·,記錄影象的過程也可以稱為影象緩衝的過程╃•▩·,由於不涉及透過介面進行實時傳輸╃•▩·,由RAM接收影象資料╃•▩·,即可將高速捕獲的圖片暫時放置在記憶體裡╃•▩·,這也是影象緩衝技術的一個較為成功的表現•│↟╃•。


【來源↟╃·✘◕:光虎光學內部培訓資料】


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