Teledyne Flir Machine Vision: compressione lossless per massimizzare i frame rate e superare i limiti di larghezza di banda GigE

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Quando è fondamentale ottenere il maggior numero di dettagli possibile da un soggetto in movimento, gli sviluppatori di sistemi sono costantemente alla ricerca di modi per aumentare i frame rate senza compromettere la qualità dell’immagine, idealmente con un costo minimo o senza costi aggiuntivi.

La funzione di compressione lossless

-Offre fino al 70% in più di frame rate (valore massimo). Dimensioni ridotte dell’immagine comportano una capacità contenuta della telecamera, consentendo un aumento del frame rate massimo per telecamere GigE che vanno oltre il limite standard della larghezza di banda dell’interfaccia GigE di ~120 MB/s

-Aumenta il numero di telecamere su un singolo bus. Con una trasmissione dei dati complessiva inferiore sul collegamento, gli utenti possono installare più telecamere su un singolo bus, senza ridurre la qualità dell’immagine o il frame rate delle altre telecamere sullo stesso bus/connessione, eliminando la necessità di un adattatore host aggiuntivo e riducendo i costi.

-Riduce al minimo l’utilizzo dello spazio su disco; ora è possibile salvare le immagini nel formato compresso, riducendo l’utilizzo del disco sul sistema host e diminuendo il tempo necessario per scrivere le immagini sul disco.

-Conserva il 100% dei dati di immagine; nessuna perdita di pacchetti

-È gratuita. Nessun costo aggiuntivo

Come funziona

La compressione lossless è una funzione disponibile su alcune telecamere per machine vision GigE Teledyne FLIR che utilizzano gli algoritmi proprietari per comprimere i dati di immagine. La compressione avviene sulla telecamera prima della trasmissione dei dati all’host, consentendo così alle telecamere di trasmettere i dati a frame rate massimi più elevati con una larghezza di banda inferiore, conservando al contempo il 100% dei dati di immagine. Una volta trasmessi all’host, i dati possono essere decompressi o salvati nel formato compresso di dimensioni più ridotte, per un minore utilizzo dello spazio su disco.

Esempio di caso d’uso con più telecamere GigE

Per dimostrare l’importanza della compressione lossless, si può prendere come esempio il caso d’uso di un sistema basato su nastro trasportatore che richiede tre telecamere 5MP posizionate lungo la linea in punti diversi.

Due di queste telecamere devono funzionare a 20 FPS e la terza a 30 FPS per consentire al sistema di fornire un output accurato. Inoltre, in questo caso, l’ambiente industriale e la lunghezza del cavo richiesta necessitano l’uso di Gigabit Ethernet.

Figura 1: Tre telecamere BFS-PGE-50S5C standard collegate a un PC host.

Tale sistema può essere tipicamente configurato come illustrato nella figura 1. Il PC host viene collegato a tre schede NIC (Network Interface Cards) Gigabit, una per ogni telecamera BFS-PGE-50S5. A causa dei limiti di larghezza di banda dell’interfaccia Gigabit, le telecamere non saranno in grado di condividere le schede di interfaccia di rete (ad es., il requisito di trasmissione dati di ogni telecamera sarà vicino al limite di larghezza di banda di una scheda NIC). Inoltre, per la terza telecamera, a causa del requisito di frame rate più elevato, è stata compromessa anche la risoluzione, al fine di rimanere nelle larghezze di banda disponibili su una NIC 1GigE. Oltre a dover gestire una configurazione più costosa con 3 schede NIC GigE, il progettista del sistema di visione deve ancora scendere a compromessi riguardo ai dettagli dell’immagine per la terza telecamera: un risultato non ideale per un’applicazione di questo tipo.

Figura 2: Con la compressione lossless, la NIC GigE sarà disabilitata perché non più necessaria.

Attivando la compressione lossless (presumendo un rapporto di compressione da 1 a 1,8), lo stesso sistema può ora far funzionare le prime due telecamere su una singola scheda di interfaccia, eliminando un’intera NIC dalla configurazione precedente, al fine di risparmiare spazio, ridurre la probabilità di guasti e diminuire i costi di progettazione. Anche la terza telecamera è in grado di raggiungere i 30 FPS richiesti a piena risoluzione di 5 MP, occupando, al contempo, una larghezza di banda inferiore rispetto alla configurazione precedente e risparmiando risorse CPU.

In breve, abilitare la compressione lossless aiuta ad aumentare il frame rate massimo della telecamera (fino alla velocità del sensore), senza ridurne la risoluzione. Inoltre, consente anche di diminuire i dati sul collegamento, trasmettendoli a un numero inferiore di periferiche e utilizzando meno la CPU. Queste caratteristiche esclusive riducono i costi di sistema, consentono frame rate più elevati, diminuiscono la probabilità di guasti e conservano il 100% dei dati di immagine, senza incorrere in costi aggiuntivi.

Modelli di telecamera supportati

La funzione di compressione lossless è disponibile sui modelli Blackfly S GigE più diffusi Questa funzione sarà disponibile anche su tutte le prossime telecamere GigE Teledyne FLIR dotate di sensori Sony Pregius S, nonché sulle serie di telecamere Blackfly S GigE e Oryx.

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