21.04.2009

Cкоростная смарт-камера Fastvideo-250BF со встроенным DSP-процессором Blackfin и гигабитным Ethernet

Компания "НПО Астек" (Москва), разработчик скоростных камер серии Fastvideo, выпустила первую российскую скоростную смарт-камеру Fastvideo-250BF для приложений технического зрения с возможностью проведения съёмки на частоте до 250 кадров в секунду при полноэкранном разрешении 640х480, 10 бит. Камера имеет встроенный DSP-процессор BlackFin и контроллер гигабитного сетевого интерфейса для подключения к компьютеру. Смарт-камера предназначена как для систем технического зрения, так и для стандартных приложений скоростной съёмки в науке, промышленности, спорте, медицине.

Возможности скоростной смарт-камеры Fastvideo-250BF

• Максимальная частота сканирования до 250 кадров в секунду при разрешении 640 х 480, 10 бит
• Большой размер пиксела (9,9 мкм х 9,9 мкм) матрицы камеры.
• Режим выборки с уменьшенным разрешением по вертикали: позволяет уменьшать разрешение изображения при сохранении поля зрения и увеличении частоты кадров. При сканировании всей матрицы через строку можно получить максимальную частоту до 500 кадров в секунду.
• Возможность выбора окна сканирования. В этом режиме возможно значительное увеличение максимальной частоты сканирования при уменьшении размеров окна и для области 128 х 96 можно получить 5000 кадров в секунду. При установке размера окна шаг по вертикали 2 пиксела, по горизонтали 16 пикселов.
• Режим неразрушающего считывания.
• Возможность регулирования чувствительности в режимах многократного сброса. При этом расширенный оптический динамический диапазон может достигать 90 дБ.
• Возможность перепрограммирования всех параметров видео матрицы во время межкадровой задержки при любой частоте кадров.
• Реализовано управление моментальным электронным затвором. При работе на частоте 250 кадров в секунду с полноэкранным разрешением выдержка может изменяться в диапазоне от 9 мкс до 4 мс.
• Смарт-камера обладает встроенным 2-ядерным DSP-процессором BlackFin (ADSP-BF561, 600 МГц), который выполняет все функции контроллера камеры, а также получает данные от видео матрицы, при необходимости проводит математическую обработку и выполняет все необходимые действия для отправки данных по сети. При этом одно из ядер процессора занимается получением данных от матрицы и управлением периферийными устройствами процессора, а второе - выполняет расчёты и формирует пакеты для отправки данных в компьютер. Камера может посылать в компьютер либо "сырые данные", либо результаты расчётов, выполненных в DSP-процессоре. По умолчанию работает режим пересылки необработанных видео данных.
• Связь с компьютером осуществляется по гигабитному Ethernet (GigE).
• Возможность аппаратной синхронизации с внешними устройствами через цифровые входы и выходы скоростной смарт-камеры. Этим занимается встроенное программное обеспечение DSP-процессора BlackFin.
• Программное обеспечение Fastvideo Lab, обеспечивающее доступ пользователя ко всем настройкам и режимам работы контроллера скоростной смарт-камеры.
• Есть возможность непрерывной записи видео потока с разрешением 640 х 480, 10 бит с частотой до 250 кадров в секунду на жёсткий диск компьютера.

Зависимость максимальной частоты кадров камеры от размера окна:

При изменении размера области сканирования возможно значительное увеличение частоты кадров камеры. Ниже приведены данные для часто используемых вариантов.

• 640 х 480 - 250 к/с
• 320 х 240 - 950 к/с
• 240 х 180 - 1600 к/с
• 160 х 120 - 3400 к/с
• 128 х 96 - 5000 к/с

Скоростная смарт-камера подключается к компьютеру через разъём гигабитного Ethernet и может непрерывно передавать полученные данные в оперативную память компьютера. Запись полученных кадров обычно ведётся в кольцевой буфер оперативной памяти и пользователь может устанавливать момент начала или окончания записи. Результаты видео съёмки можно сохранять в исходном виде в формате RAW, либо в формате AVI.

Возможности скоростной смарт-камеры уникальны - она позволяет производить обработку полученных видео данных прямо в DSP-процессоре камеры, а не в компьютере. Таким образом можно значительно уменьшить латентность систем машинного зрения. Одна из модификаций этой смарт-камеры выпускается без гигабитного Ethernet и предназначена для работы в системах, где компьютеров нет совсем. При работе с кадром размером в сто строк можно добиться времени отклика системы порядка 1-2 мс с учётом онлайн обработки данных в DSP-процессоре. Для написания программного обеспечения для обработки данных на DSP-процессоре необходима среда разработки Visual DSP.

Преимущества видеокамер с интерфейсом GigE

• В настоящее время на каждом новом компьютере или ноутбуке есть порты Gigabit Ethernet (GigE), поэтому отпадает необходимость во фреймграбберах и специальных кабелях для работы со скоростными камерами.
• GigE имеет широкую полосу пропускания, что позволяет передавать в компьютер даже несжатые данные от скоростной видеокамеры в режиме реального времени.
• GigE позволяет управлять камерой и получать от камеры изображения при довольно больших длинах кабеля (до 100 метров). Существуют стандартные способы увеличения этого расстояния.
• Камеры с гигабитным интерфейсом совместимы со стандартным сетевым оборудованием для GigE, что упрощает процедуру подключения камер к сети.

Возможные сценарии работы смарт-камеры

• Непрерывная видео съёмка, передача данных от камеры в компьютер по гигабитному интерфейсу, обработка и вывод на экран, сохранение видеозаписи на диск.
• Работа в режиме получения и обработки одиночных кадров.
• Работа в режиме получения и обработки серий кадров.
• Комбинированный вариант: отправка необработанных данных на компьютер с выборочным анализом отдельных кадров.
• Старт/стоп по внешнему синхроимпульсу, выдача внешнего сигнала синхронизации после обработки видео данных в смарт-камере.

Комплект поставки

В стандартный комплект поставки кроме смарт-камеры входит внешний блок питания, кабель GigE и программное обеспечение Fastvideo Lab, которое управляет всеми параметрами камеры и позволяет выполнять регистрацию и просмотр видеозаписей.

Принадлежности

Объектив смарт-камеры должен соответствовать формату матрицы 1/2 дюйма и иметь разъём C-mount или CS-mount. Камера крепится на стандартный штатив. Для работы со смарт-камерой рекомендуется компьютер с 2-ядерным процессором и размером оперативной памяти не менее 2 ГБайт. При одновременном подключении двух и более таких камер к компьютеру нужно использовать плату PCI-Express x4 c несколькими разъёмами GigE.

Специализированные разработки

Компания "НПО Астек" (Москва) также занимается разработкой специализированных скоростных камер, систем скоростной съёмки и программного обеспечения по техническому заданию, согласованному с заказчиком. Это необходимо в тех случаях, когда готовые системы не подходят для решения частных задач или если требуется их доработка под конкретные технические условия. Спектр заказных разработок очень широк - от внесения небольших изменений в серийные модели камер до создания специализированного оборудования и программного обеспечения для конкретных задач скоростной съёмки. Ниже приведены основные направления заказных разработок:

• Скоростные видеокамеры с расширенной функциональностью
• Встраиваемые системы на базе скоростных камер
• Скоростные смарт-камеры
• Программно-аппаратные комплексы скоростной съёмки на базе промышленных компьютеров
• Софт для FPGA, DSP, GPU, CPU
• Программное обеспечение для систем скоростной съёмки
• OEM-решения

Скоростная смарт-камера модели Fastvideo-250BF поступит в продажу в июне 2009 года. В настоящее время в продаже имеются модели скоростных камер Fastvideo-200/250/300/400. Технические характеристики скоростных камер, наши выполненные и текущие проекты можно посмотреть на сайте www.fastvideo.ru