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【視覺(jué)知識(shí)】圖像緩沖技術(shù)

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  • 發(fā)布時(shí)間:2023-01-16 11:10:26

圖像緩沖技術(shù)


緩沖技術(shù)是為了協(xié)調(diào)吞吐速度相差很大的設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送而采用的技術(shù)。
為了緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾,提高CPU和I/O設(shè)備的并行性,在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中,幾乎所有的I/O設(shè)備在與處理機(jī)交換數(shù)據(jù)時(shí)都用了緩沖區(qū),并提供獲得和釋放緩沖區(qū)的手段??偨Y(jié)來(lái)說(shuō),緩沖區(qū)技術(shù)用到了緩沖區(qū),而緩沖區(qū)的引入是為了緩和CPU和I/O設(shè)備的不匹配,減少對(duì)CPU的中斷頻率,提高CPU和I/O設(shè)備的并行性。
在數(shù)據(jù)到達(dá)與離去速度不匹配的地方,就應(yīng)該使用緩沖技術(shù)。緩沖技術(shù)好比是一個(gè)水庫(kù),如果上游來(lái)的水太多,下游來(lái)不及排走,水庫(kù)就起到“緩沖”作用,先讓水在水庫(kù)中停一些時(shí)候,等下游能繼續(xù)排水,再把水送往下游。
在工業(yè)上通常指工業(yè)相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)為了迅速采集圖像而采用的技術(shù),也叫圖像緩沖技術(shù)。

為什么使用圖像緩沖技術(shù)?

工業(yè)相機(jī)采集光信號(hào),由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的速度往往是極快的,但是由于相機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口速度的限制,實(shí)際從相機(jī)處理器傳輸?shù)絇C的速度會(huì)大打折扣,所有圖像都從一個(gè)通道進(jìn)行傳輸,如圖所示。



以Sony IMX287LLR/LQR芯片為例,其分辨率為728×544,在模數(shù)轉(zhuǎn)換位數(shù)為10bit時(shí),全分辨率下所能達(dá)到的最高幀率為436.9fps,每秒鐘所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量約為165.1MB。


? ? ? 由于相機(jī)數(shù)據(jù)接口的不同,帶寬不一樣,就導(dǎo)致相機(jī)和PC的吞吐速度相差較大。


例如,千兆以太網(wǎng)傳輸速率為1Gbps,與相機(jī)的吞吐量相差較大,以千兆以太網(wǎng)作為傳輸接口,最高幀率只能達(dá)到338fps左右。

而選用USB3.0作為數(shù)據(jù)傳輸接口,其傳輸速率為5Gbps,比該相機(jī)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生大小要大,所以以USB3.0作為傳輸接口,最高幀率可以到436.9fps左右。

那么千兆以太網(wǎng)傳輸就達(dá)不到芯片的理想幀率嗎?

顯然不是的,使用帶圖像緩沖的千兆以太網(wǎng)相機(jī),就可以達(dá)到理想幀率:

帶有圖像緩沖的工業(yè)相機(jī),內(nèi)部配置了一個(gè)緩存,用來(lái)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,并不意味著相機(jī)可以一直保持最高幀率進(jìn)行連續(xù)拍攝,當(dāng)圖像緩沖區(qū)填滿之后,相機(jī)將以較慢的速度運(yùn)行,回到千兆以太網(wǎng)的傳輸速率進(jìn)行圖像傳輸,如圖所示。



圖像緩沖技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

????①對(duì)于較為常見(jiàn)的工業(yè)相機(jī),運(yùn)用圖像緩沖技術(shù),在配置緩存的情況下,可以瞬時(shí)記錄高速過(guò)程,即使用價(jià)格較低的相機(jī)實(shí)現(xiàn)性能較高相機(jī)所拍攝的效果。

②對(duì)于高速相機(jī),在相機(jī)自帶內(nèi)存的情況下,記錄圖像的過(guò)程也可以稱為圖像緩沖的過(guò)程,由于不涉及通過(guò)接口進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸,由RAM接收?qǐng)D像數(shù)據(jù),即可將高速捕獲的圖片暫時(shí)放置在內(nèi)存里,這也是圖像緩沖技術(shù)的一個(gè)較為成功的表現(xiàn)。


【來(lái)源:光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】


光虎光學(xué)專業(yè)生產(chǎn)由德國(guó)設(shè)計(jì)的工業(yè)鏡頭。
以高精度雙遠(yuǎn)心鏡頭為核心,涵蓋高性能FA定焦鏡頭、變倍鏡頭等產(chǎn)品。
可實(shí)現(xiàn)為客戶定制化研發(fā)生產(chǎn)。光虎光學(xué)還代理歐美日機(jī)器視覺(jué)全系列產(chǎn)品。
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