Fastvideo-250BF: первая российская скоростная смарт-камера с частотой сканирования 250 кадров в секунду

22 апреля 2009, 13:55

Московская компания “НПО Астек”, разработчик скоростных камер серии Fastvideo и программного обеспечения Fastvideo Lab, выпустила 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:

При разрешении 640 х 480 (10 бит) максимальная частота сканирования достигает 250 кадров в секунду
Большой размер пиксела (9,9 мкм х 9,9 мкм) матрицы камеры
Предусмотрен режим выборки с уменьшенным разрешением по вертикали, который 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 можно значительно увеличить максимальную частоту сканирования при уменьшении размеров окна и для области 128 х 96 можно получить 5000 кадров в секунду
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. 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
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 Гц
320 х 240 – 950 Гц
240 х 180 – 1600 Гц
160 х 120 – 3400 Гц
128 х 96 – 5000 Гц

Скоростная смарт-камера подключается к компьютеру через разъём GigE и может непрерывно передавать полученные данные в оперативную память компьютера. Запись полученных кадров 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 DSP-процессора необходима среда разработки Visual DSP.

Преимущества видеокамер с интерфейсом GigE:

В настоящее время на каждом новом компьютере или ноутбуке есть порты Gigabit Ethernet, 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 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

В стандартный комплект поставки кроме смарт-камеры входит внешний блок питания, кабель GigE и программное обеспечение Fastvideo Lab, которое управляет всеми параметрами камеры, позволяет выполнять регистрацию и просмотр видеозаписей. Объектив смарт-камеры должен соответствовать формату матрицы ½ 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 оперативной памятью не менее 2 ГБайт. При одновременном подключении двух и более таких камер к компьютеру нужно использовать плату PCI-Express x4 c несколькими разъёмами GigE. Для видеосъёмки с высокой частотой кадров мы рекомендуем использовать внешний осветитель.

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 официальном сайте.