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无损压缩:最大限度提高帧率并超越 GigE 带宽的限制

责编:李戴鑫      来源:中华物联网    https://www.nxnewsw.com      发布时间: 2021-11-17 09:23

在从移动目标获取最多细节至关重要的情况下,系统开发人员不断寻找在不影响图像质量的情况下提高帧率的方法,最好同时将成本降至最低或者不产生额外成本。

无损压缩:最大限度提高帧率并超越 GigE 带宽的限制

推出无损压缩功能

  • 帧率最多可以提高 70%。由于图像大小减小,摄像头的总吞吐量降低,GigE 摄像头的最大帧率得以提高,超过了 120MB/s 左右的 GigE 接口带宽限制。

  • 增加单条总线上的摄像头数量。由于链路上的总体数据传输量降低,用户无需额外的主机适配器即可在单条总线上安装更多的摄像头,而不会降低同一总线/连接上其他摄像头的图像质量或帧率,从而可降低成本。

  • 最大限度减小磁盘空间占用;现在可以以压缩格式保存图像,从而减少主机系统上的磁盘占用,并可缩短将图像写入磁盘所需的时间。

  • 保留 100% 的图像数据;无丢包。

  • 免费!无额外成本。

 

工作原理

无损压缩是部分 Teledyne FLIR GigE 机器视觉摄像头的一种功能,它采用我们的专有算法来压缩图像数据。在向主机传输数据之前,先在摄像头上进行压缩;这样,我们的摄像头就能以更高的最大帧率传输数据,从而可在保留 100% 图像数据的同时,利用较低的带宽进行数据传输。在数据传输到主机后,可以解压缩,或以体积较小的压缩格式保存,以减少磁盘空间占用。

 

什么时候采用无损压缩

无损压缩是部分 Teledyne FLIR GigE 机器视觉摄像头的一种功能,它采用我们的专有算法来压缩图像数据。在向主机传输数据之前,先在摄像头上进行压缩;这样,我们的摄像头就能以更高的最大帧率传输数据,从而可在保留 100% 图像数据的同时,利用较低的带宽进行数据传输。在数据传输到主机后,可以解压缩,或以体积较小的压缩格式保存,以减少磁盘空间占用。

 

多 GigE 摄像头使用示例

为展示无损压缩的价值,我们以需要在沿线的不同位置放置三个 500 万像素摄像头的输送机系统作为应用示例。其中两个摄像头需要以 20FPS 的帧率运行,另一个以 30FPS 的帧率运行,以便系统能提供准确的输出。此外,在本例中,工业环境和所需的电缆长度均要求使用千兆以太网。

无损压缩:最大限度提高帧率并超越 GigE 带宽的限制

图 1:三个标准 BFS-PGE-50S5C 摄像头连接至一台 PC 主机

 

这样的系统通常按以上图 1 所示那样设置。PC 主机连接至三个千兆 NIC(网络接口卡),每个 BFS-PGE-50S5 摄像头一个。由于千兆接口的带宽限制,摄像头无法共享网络接口卡(即每个摄像头的数据传输要求接近一个 NIC 的带宽限制)。第三台摄像头由于帧率要求更高,还必须在分辨率上做出妥协,以保持在 1GigE NIC 的可用带宽范围内。除了采用 3 个 GigE NIC 的设置更昂贵以外,视觉系统设计者还不得不牺牲第三个摄像头的图像细节 - 对于该应用场景而言,效果不太理想。

 

无损压缩:最大限度提高帧率并超越 GigE 带宽的限制

图 2:采用了无损压缩;不再需要“变灰的”GigE NIC。

 

在启用无损压缩(假设压缩比为 1 比 1.8)后,同样的系统现在可以在单个接口卡上运行前两个摄像头,免去之前设置中的一整个 NIC,这样就节省了空间、减少了故障点并降低了设计成本。第三台摄像头还能以 500 万像素的满分辨率实现所需的 30 FPS 帧率,同时占用的带宽也低于之前的设置,从而节省了 CPU 资源。

总之,启用无损压缩可以提高摄像头的最大帧率(最高能达到传感器的速度),而不会降低摄像头的分辨率。此外,这样还可以减少链路上的数据,从而减少外围设备并减少 CPU 的占用。这些独特的功能可降低系统成本,实现更高的帧率,减少故障点,并保留 100% 的图像数据,而不会产生任何额外成本。

 

支持的摄像头型号

无损压缩功能在我们最受欢迎的 Blackfly S GigE 型摄像头上提供, 包括:

BFS-PGE-04S2

BFS-PGE-14Y3

BFS-PGE-16S2

BFS-PGE-19S4

BFS-PGE-23S3

BFS-PGE-31S4

BFS-PGE-50S5

BFS-PGE-70S7

BFS-PGE-88S6

BFS-PGE-122S6

BFS-PGE-161S7

BFS-PGE-200S6