Normen für machineless Sehen erklärt

Für Bildverarbeitungsprodukte sind mehrere Standards verfügbar, von denen jeder seine eigenen Spezifikationen und Anforderungen hat. Einige der gängigsten Standards sind.

CoaXPress

CoaXPress ist ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsstandard, der Koaxialkabel verwendet, um Daten zwischen Kameras und Computern zu übertragen. CoaXPress unterstützt Datenraten von bis zu 12,5 Gbit/s und kann Daten über Entfernungen von bis zu 40 Metern übertragen.

Wenn eine längere Kabelstrecke erforderlich ist, stehen auch Lösungen zur Verfügung. Der CoaXPress Range Extender over Fiber von KAYA Instruments ist der branchenweit erste CoaXPress Range Extender, der eine hochauflösende Stream-Schnittstelle für Entfernungen von bis zu 80 km im Single-Mode und bis zu 300 m im Multi-Mode bietet. Glasfaser ist elektrisch isoliert, daher strahlt sie nicht und ist auch nicht anfällig für elektromagnetische Störungen, wodurch auch die mit der Erdung verbundenen Probleme beseitigt werden. Das Glasfaserkabel kann nicht leicht abgehört werden, wodurch eine sicherere Kommunikation ermöglicht wird. Das System besteht aus zwei Konvertern, einem auf der Kameraseite und einem auf der Hostseite. Der Konverter auf der Kameraseite kann die Kamera über eine CoaXPress-Verbindung mit Strom versorgen, während der Konverter auf der Hostseite Strom vom Framegrabber ziehen kann. Die Konverter verwenden flexible SFP+-Module für die optische Verbindung, die einfach gewechselt werden können. Der Range Extender kann einen Uplink von bis zu 12,5 Gbit/s und einen Downlink von 20,83 Mbit/s bereitstellen.

CoaXPress ist ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsstandard für Bildverarbeitungsanwendungen. Es verwendet Koaxialkabel, um Bild- und Steuerdaten von einer Kamera zu einem Computer zu übertragen. CoaXPress wurde von der Japan Industrial Imaging Association (JIIA) entwickelt und erstmals 2008 eingeführt. Der Standard wurde seitdem aktualisiert, um zusätzliche Funktionen und Fähigkeiten aufzunehmen.

CoaXPress wurde entwickelt, um eine Schnittstelle mit hoher Geschwindigkeit und geringer Latenz zwischen Kameras und Computern für leistungsstarke Bildverarbeitungsanwendungen bereitzustellen. Es unterstützt Datenraten von bis zu 12,5 Gbit/s über ein einziges Koaxialkabel und kann Daten über Entfernungen von bis zu 40 Metern übertragen. CoaXPress unterstützt auch Power-over-Coax, wodurch Kameras direkt über die CoaXPress-Schnittstelle mit Strom versorgt werden können.

Die Eigenschaften verschiedener CoaXPress-Framegrabber können anhand einer Tabelle verglichen werden.

CoaXPress enthält mehrere Funktionen, die es für Bildverarbeitungsanwendungen gut geeignet machen. Zu diesen Funktionen gehören:

• Mehrkanalunterstützung: CoaXPress unterstützt mehrere Datenkanäle, von denen jeder Bild- und Steuerdaten übertragen kann. Dadurch können mehrere Kameras an eine einzige Schnittstelle angeschlossen werden, wodurch die Anzahl der erforderlichen Kabel reduziert wird.
• Echtzeit-Kommunikation: CoaXPress ermöglicht eine Kommunikation mit geringer Latenz zwischen der Kamera und dem Computer, was für Echtzeit-Bildverarbeitungsanwendungen unerlässlich ist.
• Bidirektionale Kommunikation: CoaXPress unterstützt die bidirektionale Kommunikation zwischen Kamera und Computer. Dadurch können Steuersignale vom Computer an die Kamera übertragen werden, wodurch erweiterte Funktionen wie Triggersteuerung und Synchronisierung ermöglicht werden.
• Triggering-Unterstützung: CoaXPress unterstützt erweiterte Triggering-Funktionen wie präzise Timing-Steuerung und mehrere Trigger-Modi. Dies ist nützlich für Anwendungen wie Hochgeschwindigkeitsinspektion und Bewegungsanalyse.
• Hohe Auflösung und Farbtiefe: CoaXPress unterstützt hochauflösende Bilder und hohe Farbtiefen, was eine detaillierte und genaue Bilderfassung ermöglicht.
• CoaXPress hat mehrere Vorteile gegenüber anderen Kommunikationsstandards in Bildverarbeitungsanwendungen wie CameraLink und GigE Vision. Es bietet eine höhere Datenrate, geringere Latenz und eine zuverlässigere Kommunikation zwischen Kamera und Computer. Darüber hinaus ist CoaXPress ein ausgereifter Standard, der in der Branche weit verbreitet ist und über ein großes Ökosystem kompatibler Produkte verfügt.

Die verschiedenen Attribute einiger CoaXPress-Kameras können in Tabellenform verglichen werden.

Zusammenfassend ist CoaXPress ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsstandard für Bildverarbeitungsanwendungen, der Koaxialkabel verwendet, um Bild- und Steuerdaten von einer Kamera zu einem Computer zu übertragen. Es bietet Hochgeschwindigkeitskommunikation mit geringer Latenz, bidirektionale Kommunikation, erweiterte Triggerfunktionen und Unterstützung für Bilder mit hoher Auflösung und hoher Farbtiefe. CoaXPress ist in der Industrie weit verbreitet und eignet sich gut für leistungsstarke Bildverarbeitungsanwendungen.

CoF „CXP über Glasfaser“

CXP over Fiber (Cof) bezieht sich auf die Verwendung von Glasfaserkabeln zur Datenübertragung nach dem CoaXPress (CXP)-Standard. CoaXPress ist ein industrieller Kommunikationsstandard, der für die Hochgeschwindigkeits-Bild- und Datenübertragung in der Bildverarbeitung, medizinischen Bildgebung und anderen Anwendungen weit verbreitet ist.

Cof (CXP over fiber) bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen kupferbasierten CXP-Verbindungen. Glasfaserkabel haben eine viel höhere Bandbreite und können Daten über größere Entfernungen ohne Signalverschlechterung oder elektromagnetische Interferenz übertragen. Darüber hinaus sind LWL leicht und flexibel, wodurch sie einfacher zu installieren und auf engstem Raum zu manövrieren sind.

Die Verwendung von Glasfaserkabeln ermöglicht auch die Implementierung von Fernstromversorgung über dasselbe Kabel, wodurch Systemdesigns vereinfacht werden können, da der Bedarf an separaten Stromkabeln reduziert wird.

Ein Framegrabber mit LWL-SFP-Anschlüssen ist erforderlich, um diese Bilder vor der Übertragung, normalerweise über PCIe, an den Host zu empfangen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von CXP über Glasfaser eine höhere Bandbreite, längere Übertragungsentfernungen und eine größere Flexibilität und Bequemlichkeit bei der Installation für industrielle Kommunikationsanwendungen bieten kann, die eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung erfordern.

CLHS „CameraLink High Speed“

Camera Link HS (High Speed) ist ein industrieller Kommunikationsstandard zur Übertragung von Hochgeschwindigkeits-Bilddaten von Digitalkameras zu Bildverarbeitungssystemen oder Computern. Es wurde von der Automated Imaging Association (AIA) entwickelt und erstmals 2011 veröffentlicht.

CameraLink HS ist ein Nachfolger des ursprünglichen CameraLink-Standards und bietet höhere Datenübertragungsraten und längere Kabellängen als das ursprüngliche CameraLink. Der Standard definiert eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen einer Kamera und einem Framegrabber oder einem anderen Bildverarbeitungssystem mit Datenraten von bis zu 50 Gbit/s über Glasfaserkabel.

CameraLink HS wurde entwickelt, um eine breite Palette industrieller Anwendungen zu unterstützen, die eine Hochgeschwindigkeits-Bilderfassung und -verarbeitung erfordern, wie z. B. maschinelles Sehen, medizinische Bildgebung sowie militärische und Luft- und Raumfahrt-Bildgebung.

CameraLink HS X-Protocol ist eine Erweiterung des CameraLink HS-Standards, der eine standardisierte Methode zur synchronisierten Konfiguration und Steuerung mehrerer Kameras bietet.

Das CLHS X-Protokoll definiert eine Master-Slave-Beziehung zwischen Kameras, wobei eine Kamera als Master und die anderen als Slaves fungieren. Die Master-Kamera sendet Synchronisationssignale an die Slave-Kameras, die diese Signale verwenden, um ihre Bilderfassungs- und -übertragungsprozesse zu synchronisieren. Das X-Protokoll ermöglicht es der Master-Kamera auch, verschiedene Kameraparameter, wie Belichtungszeit und Verstärkung, auf den Slave-Kameras zu konfigurieren.

Das CLHS X-Protokoll ist besonders nützlich in Anwendungen, in denen mehrere Kameras synchronisiert werden müssen, wie z. B. in Stereovisions- oder Mehrkamera-Inspektionssystemen. Es vereinfacht die Synchronisierung von Kameras und stellt sicher, dass alle Kameras mit den gleichen Einstellungen arbeiten und gleichzeitig Bilder produzieren.

CLHS-Framegrabber empfangen und verarbeiten Bilder von CameraLink HS-Kameras vor der Präsentation an den Host, normalerweise über PCIe, zur weiteren Verarbeitung durch die CPU oder sogar die NVIDIA Jetson-GPU.

HD-SDI (High-Definition Serial Digital Interface)

HD-SDI steht für High-Definition Serial Digital Interface. Es ist ein Standard für die Übertragung unkomprimierter hochauflösender Videosignale über ein Koaxialkabel. HD-SDI wird häufig in der Rundfunk- und professionellen Videobranche verwendet, wo qualitativ hochwertige Videosignale für Live-Übertragungen, Videoproduktion und Postproduktionsarbeiten erforderlich sind. Es wird auch häufig in industriellen Bildverarbeitungsanwendungen eingesetzt.

HD-SDI-Kameras unterstützen Videoauflösungen bis zu 1080p bei 60 Bildern pro Sekunde und können Videos in hoher Qualität über große Entfernungen ohne Signalverschlechterung übertragen. Es verwendet einen seriellen Datenstrom von 1,5 Gbps, um unkomprimiertes Video zu übertragen, was zu qualitativ hochwertigen Bildern ohne den Verlust von Details oder Farbinformationen führt, der bei komprimierten Videoformaten auftreten kann. 3G-SDI (standardisiert in SMPTE 424M) besteht jedoch aus einer einzigen seriellen Verbindung mit 2,970 Gbit/s, die es ermöglicht, Dual-Link-HD-SDI zu ersetzen. Die Standards 6G-SDI und 12G-SDI beziehen sich auf Übertragungsraten von 6 Gbit/s und 12 Gbit/s.

HD-SDI wird häufig in professionellen Videokameras, Umschaltern, Routern und anderen Geräten verwendet, die in der Videoproduktion und -übertragung sowie in der Bildverarbeitung in industriellen Anwendungen verwendet werden. Zu den Vorteilen gehören eine hohe Videoqualität, geringe Latenz und Kompatibilität mit vorhandener Koaxialkabelinfrastruktur. Es ist jedoch auf eine maximale Auflösung von 1080p beschränkt und erfordert dedizierte Kabel und Anschlüsse.

CameraLink

Camera Link ist ein beliebter Standard für Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitungsanwendungen. Es verwendet ein serielles Kommunikationsprotokoll, um Daten zwischen der Kamera und dem Computer zu übertragen. CameraLink unterstützt mehrere Datenformate, Auflösungen und Bildraten und kann Daten über Entfernungen von bis zu 10 Metern übertragen, obwohl mit zusätzlichen Produkten von Drittanbietern wie dem CameraLink Range Extender über Glasfaser von Kaya Instruments Entfernungen von bis zu 80 km möglich sind erreicht im Singlemode und 300m im Multimode.

Camera Link ist ein digitaler Kommunikationsstandard, der in Bildverarbeitungsanwendungen verwendet wird, um Bilddaten von einer Kamera auf einen Computer zu übertragen. Der Standard wurde von einem Konsortium von Unternehmen der Branche entwickelt, darunter National Instruments, Matrox und DALSA, und erstmals im Jahr 2000 eingeführt. CameraLink wurde entwickelt, um eine schnelle, zuverlässige und flexible Schnittstelle zwischen Kameras und Computern bereitzustellen leistungsstarke Bildverarbeitungsanwendungen.

CameraLink besteht aus drei Komponenten: einer Kameraschnittstelle, einem Kabel und einer Framegrabber-Schnittstelle. Die Kameraschnittstelle befindet sich auf der Kamera und enthält eine Reihe von Pins, die Bilddaten, Steuersignale und Zeitinformationen übertragen. Das Kabel ist ein abgeschirmtes Twisted-Pair-Hochgeschwindigkeitskabel, das die Kamera mit dem Framegrabber verbindet. Die Framegrabber-Schnittstelle befindet sich auf dem Computer und empfängt Bilddaten von der Kamera.

Es gibt drei Haupttypen von CameraLink-Schnittstellen: Basis, Mittel und Voll. Die von Camera Link bereitgestellte Bandbreite ermöglicht die Übertragung hochauflösender Bilder und hoher Bildraten von der Kamera zum Computer.

CameraLink unterstützt auch verschiedene Konfigurationen der Kameraschnittstelle, wie z. B. die Anzahl der Taps, die Bittiefe und das Pixelformat. Die Anzahl der Abgriffe bezieht sich auf die Anzahl paralleler Datenkanäle, die verwendet werden, um die Bilddaten zu übertragen. Die Bittiefe bezieht sich auf die Anzahl der Bits, die zur Darstellung jedes Pixels im Bild verwendet werden, und das Pixelformat bezieht sich auf die Reihenfolge der Farbkomponenten in den Bilddaten.

CameraLink hat mehrere Vorteile gegenüber anderen digitalen Kommunikationsstandards in Bildverarbeitungsanwendungen wie FireWire und USB. Es bietet eine höhere Datenrate, geringere Latenz und eine zuverlässigere Kommunikation zwischen Kamera und Computer. Darüber hinaus ist Camera Link ein ausgereifter Standard, der in der Branche weit verbreitet ist und über ein großes Ökosystem kompatibler Produkte verfügt.

Zusammenfassend ist CameraLink ein digitaler Kommunikationsstandard, der in Bildverarbeitungsanwendungen verwendet wird, um Bilddaten von einer Kamera auf einen Computer zu übertragen. Es bietet eine schnelle, zuverlässige und flexible Kommunikation zwischen der Kamera und dem Computer und wird häufig in Hochleistungs-Bildverarbeitungsanwendungen eingesetzt.

GigE Vision

GigE Vision ist ein Kommunikationsstandard für Bildverarbeitungsanwendungen, der Gigabit-Ethernet-Netzwerke verwendet, um Bild- und Steuerdaten von einer Kamera zu einem Computer zu übertragen. Der Standard wurde von der Automated Imaging Association (AIA) entwickelt und erstmals 2006 eingeführt. GigE Vision wurde entwickelt, um eine schnelle, kostengünstige und zuverlässige Schnittstelle zwischen Kameras und Computern für Bildverarbeitungsanwendungen bereitzustellen.

GigE Vision verwendet eine standardmäßige Ethernet-Verkabelung und Netzwerkinfrastruktur, um Bild- und Steuerdaten von der Kamera zum Computer zu übertragen. Es unterstützt Datenraten von bis zu 10 Gbit/s über ein einziges Ethernet-Kabel und kann Daten über Entfernungen von bis zu 100 Metern übertragen. GigE Vision unterstützt auch Power-over-Ethernet, wodurch Kameras direkt über die GigE Vision-Schnittstelle mit Strom versorgt werden können.

GigE Vision umfasst mehrere Funktionen, die es für Bildverarbeitungsanwendungen gut geeignet machen. Zu diesen Funktionen gehören:

• Standard-Ethernet-Infrastruktur: GigE Vision verwendet Standard-Ethernet-Verkabelung und -Netzwerkinfrastruktur, die leicht verfügbar und einfach einzurichten sind. Dies macht es zu einer kostengünstigen Lösung für Bildverarbeitungsanwendungen.
• Große Datenbandbreite: GigE Vision stellt eine hohe Datenbandbreite bereit, wodurch hochauflösende Bilder und hohe Bildraten von der Kamera zum Computer übertragen werden können.
• Echtzeitkommunikation: GigE Vision bietet eine Kommunikation mit geringer Latenz zwischen der Kamera und dem Computer, was für Echtzeit-Bildverarbeitungsanwendungen unerlässlich ist.
• Bidirektionale Kommunikation: GigE Vision unterstützt die bidirektionale Kommunikation zwischen Kamera und Computer. Dadurch können Steuersignale vom Computer an die Kamera übertragen werden, wodurch erweiterte Funktionen wie Triggersteuerung und Synchronisierung ermöglicht werden.
• Unterstützung mehrerer Kameras: GigE Vision unterstützt den Anschluss mehrerer Kameras an eine einzige Schnittstelle, wodurch die Anzahl der erforderlichen Kabel reduziert wird.
• GigE Vision hat mehrere Vorteile gegenüber anderen Kommunikationsstandards in Bildverarbeitungsanwendungen wie Camera Link und FireWire. Es bietet eine kostengünstigere Lösung, unterstützt längere Kabellängen und kann die vorhandene Netzwerkinfrastruktur nutzen. Darüber hinaus ist GigE Vision ein ausgereifter Standard, der in der Branche weit verbreitet ist und über ein großes Ökosystem kompatibler Produkte verfügt.

Zusammenfassend ist GigE Vision ein Kommunikationsstandard für Bildverarbeitungsanwendungen, der Gigabit-Ethernet-Netzwerke verwendet, um Bild- und Steuerdaten von einer Kamera zu einem Computer zu übertragen. Es bietet eine schnelle, kostengünstige und zuverlässige Schnittstelle zwischen Kameras und Computern mit großer Datenbandbreite, Echtzeitkommunikation und bidirektionaler Kommunikation. GigE Vision ist in der Industrie weit verbreitet und eignet sich gut für Bildverarbeitungsanwendungen, die hochauflösende Bilder und Echtzeitverarbeitung erfordern.

USB3 Vision

USB3 Vision ist ein Kommunikationsstandard für Bildverarbeitungsanwendungen, der USB 3.0-Anschlüsse verwendet, um Bild- und Steuerdaten von einer Kamera an einen Computer zu übertragen. Der Standard wurde von der Automated Imaging Association (AIA) entwickelt und erstmals 2013 eingeführt. USB3 Vision wurde entwickelt, um eine schnelle, kostengünstige und benutzerfreundliche Schnittstelle zwischen Kameras und Computern für Bildverarbeitungsanwendungen bereitzustellen.

USB3 Vision verwendet USB 3.0-Anschlüsse, um Bild- und Steuerdaten von der Kamera zum Computer zu übertragen. Es unterstützt Datenraten von bis zu 5 Gbit/s über ein einziges USB-Kabel und kann Daten über Entfernungen von bis zu 5 Metern übertragen. USB3 Vision unterstützt auch Power-over-USB, wodurch Kameras direkt über die USB3 Vision-Schnittstelle mit Strom versorgt werden können.

USB3 Vision enthält mehrere Funktionen, die es für Bildverarbeitungsanwendungen gut geeignet machen. Zu diesen Funktionen gehören:

• Plug-and-Play-Betrieb: USB3 Vision bietet Plug-and-Play-Betrieb, was bedeutet, dass die Kamera vom Computer automatisch erkannt und konfiguriert werden kann. Dies erleichtert die Einrichtung und Verwendung.
• Standard-USB-Infrastruktur: USB3 Vision verwendet Standard-USB-Kabel und -Infrastruktur, die leicht verfügbar und einfach einzurichten sind. Dies macht es zu einer kostengünstigen Lösung für Bildverarbeitungsanwendungen.
• Große Datenbandbreite: USB3 Vision bietet eine hohe Datenbandbreite, wodurch hochauflösende Bilder und hohe Bildraten von der Kamera zum Computer übertragen werden können.
• Echtzeitkommunikation: USB3 Vision bietet eine Kommunikation mit geringer Latenz zwischen der Kamera und dem Computer, was für Echtzeit-Bildverarbeitungsanwendungen unerlässlich ist.
• Bidirektionale Kommunikation: USB3 Vision unterstützt die bidirektionale Kommunikation zwischen Kamera und Computer. Dadurch können Steuersignale vom Computer an die Kamera übertragen werden, wodurch erweiterte Funktionen wie Triggersteuerung und Synchronisierung ermöglicht werden.
• Unterstützung mehrerer Kameras: USB3 Vision unterstützt den Anschluss mehrerer Kameras an eine einzige Schnittstelle, wodurch die Anzahl der erforderlichen Kabel reduziert wird.
• USB3 Vision hat mehrere Vorteile gegenüber anderen Kommunikationsstandards in Bildverarbeitungsanwendungen wie Camera Link und GigE Vision. Es bietet eine kostengünstigere Lösung, unterstützt längere Kabellängen als CameraLink und ist einfacher einzurichten als GigE Vision. Darüber hinaus ist USB3 Vision ein ausgereifter Standard, der in der Branche weit verbreitet ist und über ein großes Ökosystem kompatibler Produkte verfügt.

Zusammenfassend ist USB3 Vision ein Kommunikationsstandard für Bildverarbeitungsanwendungen, der USB 3.0-Anschlüsse verwendet, um Bild- und Steuerdaten von einer Kamera an einen Computer zu übertragen. Es bietet eine schnelle, kostengünstige und benutzerfreundliche Schnittstelle zwischen Kameras und Computern mit Plug-and-Play-Betrieb, einer großen Datenbandbreite, Echtzeitkommunikation und bidirektionaler Kommunikation. USB3 Vision ist in der Industrie weit verbreitet und gut geeignet für Bildverarbeitungsanwendungen, die hochauflösende Bilder und Echtzeitverarbeitung erfordern.

d functions that can be accessed through a common interface. GenICam provides compatibility, flexibility, standardization, and interoperability, and is widely adopted in the industry.

EMVA 1288

EMVA 1288 ist ein Standard zur Charakterisierung der Leistung von Bildverarbeitungskameras. Der Standard bietet einen Rahmen für die Messung von Kameraparametern wie Empfindlichkeit, Dynamikbereich und Rauschen und hilft Benutzern, die Leistung verschiedener Kameras zu vergleichen.

Dies sind nur einige Beispiele für die Standards, die in Bildverarbeitungsprodukten verfügbar sind. Die Wahl des Standards hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen ab, wie z. B. Datenübertragungsgeschwindigkeit, Kabellänge und Kompatibilität mit anderen Geräten.