友思特方案 搭建紅外橋梁：嵌入式視覺接口助力紅外熱像儀傳輸

導(dǎo)讀

為紅外成像設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸快速搭橋！友思特嵌入式視覺接口能幫助用戶快速享有 GigE Vision 協(xié)議優(yōu)勢，是紅外成像設(shè)備視覺接口集成、開發(fā)高性能相機的高效快捷方案。

引言

紅外熱像儀作為一種非接觸式設(shè)備，能夠檢測紅外能量（熱量）并將其轉(zhuǎn)變成可見光圖像，而紅外熱像儀成像后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜剡M行處理，需要借助工業(yè)中常用的視覺協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸。而 GigE Vision 協(xié)議具有傳輸距離長（無中繼時可達100 米）、傳輸效率高并可向上升級到萬兆網(wǎng)、通信控制方便、軟硬件互換性強、支持相機同步PTP(精確時間協(xié)議)、相機多路復(fù)用和多播等優(yōu)點，是機器視覺圖像領(lǐng)域的主要接口標準，被越來越多的商家采用。

如下圖，友思特根據(jù)客戶對傳輸性能，研發(fā)成本、集成難易程度等角度出發(fā)，提供嵌入式硬件板卡、高度靈活的 FPGA IP 核和純軟件三種GigE Vison 傳輸解決方案，無縫地將傳感器數(shù)據(jù)從靜態(tài)和動態(tài)FPGA 傳輸?shù)街荚谟行Ы邮崭邘拡D像流的軟件。

嵌入式視覺接口

嵌入式視覺接口板卡作為便于集成，性能穩(wěn)定，性價比高的 GigE Vision 傳輸?shù)挠布鉀Q方案，為紅外熱像儀等成像設(shè)備提供了快捷的視覺接口集成，使用戶快速享有 GigE Vision 協(xié)議的優(yōu)勢。

其中，嵌入式視覺接口由FPGA 圖像處理板和GigE 物理接口板組成：

FPGA 板用于與用戶的圖像處理板對接，將輸出的圖像數(shù)據(jù)通過FPGA 板上的pin 腳加載到板卡上；

通過GigE 接口板完成協(xié)議的打包和數(shù)據(jù)輸出；

同時提供額外的GPIO 板卡，用于板卡觸發(fā)或額外的用戶設(shè)計功能。

集成接口的連接方式

利用嵌入式接口給紅外相機集成GigE Vision/USB Vision接口，需要用戶的前端的相機/傳感器/電路板提供如圖所示的信號給嵌入式接口的FPGA板，其中包括板卡供電電壓，需要傳輸?shù)南袼乜偩€設(shè)計，相機控制信號，以及外部IO觸發(fā)和串口通訊接口。

而對于接入到FPGA板的像素總線信號，主要包括一下幾部分：像素數(shù)據(jù)，像素時鐘信號，幀有效、行有效信號等，如果用戶需要在圖像上插入元數(shù)據(jù)，可以通過MVAL信號的實現(xiàn)。

除此之外，為能夠進行正常圖像傳輸，相機端傳輸時序需要與嵌入式視覺接口像素總線信號格式進行匹配。因此，用戶需要通過FPGA/PLC編程方式，對設(shè)備端/相機端的時序進行修改。

友思特嵌入式視覺接口目前提供三種采樣方式供用戶選擇：

FVAL和LVAL電平有效

FVAL和LVAL邊沿有效

FVAL邊沿有效，LVAL電平有效

由此，用戶完成對嵌入式視覺接口和相機/設(shè)備模組的硬件集成，此時整個系統(tǒng)可比作一臺普通帶網(wǎng)口的相機/設(shè)備，盡享以太網(wǎng)長距離傳輸，組播等優(yōu)勢。

同時，友思特提供對應(yīng)上位機軟件 eBUS Player 及相應(yīng)的SDK開發(fā)包，便于用戶能實時觀察傳輸圖像、進行其它性能配置以及與第三方圖像處理庫對接進行二次開發(fā)操作等。

應(yīng)用場景

1. 紅外設(shè)備集成

利用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和成本優(yōu)勢，開發(fā)高性能紅外相機、熱像儀、多光譜相機、紫外相機等

友思特的嵌入式解決方案使制造商能夠輕松進行原型設(shè)計和推出新的 GigE Vision 和 USB3 Vision 相機，以更快地抓住機遇、最大限度地降低風(fēng)險并降低成本。傳感器接口硬件具有標準化的并行 LVTTL /LVCMOS /LVDS 接口，包括圖像、行和幀信號。借助這種標準化接口，制造商可以快速創(chuàng)建一系列相機，僅因接口而異，從千兆以太網(wǎng)的 GigE Vision、NBASE-T 或 10 GigE 或 USB 3.0 連接中進行選擇。

2. 醫(yī)療放射成像

利用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和成本優(yōu)勢，開發(fā)高性能醫(yī)療面板

數(shù)字射線成像術(shù)使用數(shù)字X射線傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠片，是最早使用工業(yè)視覺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的成像技術(shù)的之一。而遷移到支持 GigE Vision 的數(shù)字平板探測器（FPD），使系統(tǒng)設(shè)計人員可以更輕松地在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用于增強、分析和顯示圖像的處理單元之間進行圖像傳輸。GigE Vision over NBASE-T 為這些制造商提供了一條可靠的升級路徑，能夠為網(wǎng)絡(luò)和多面板射線照相應(yīng)用設(shè)計下一代更高帶寬的FPD。

友思特的嵌入式接口基于模塊化架構(gòu)，可通過 GigE、NBASE-T 和 10gige 傳輸高可靠性和低一致延遲的視頻。這使得制造商可以快速輕松地創(chuàng)建具有不同接口選項的 FPD 系列。

3. 智能安檢：X光貨物檢驗

高帶寬、現(xiàn)成的工業(yè)FPD接口解決方案

友思特的嵌入式解決方案有助于減少工業(yè) FPGA 的設(shè)計時間和組件成本。接口解決方案將傳感器數(shù)據(jù)從 FPD 轉(zhuǎn)換為高帶寬的 GigE Vision 流，通過以太網(wǎng)連接以低、一致的延遲傳輸?shù)教幚韱卧惋@示。

4. 醫(yī)療影像

簡化全景放射照相和X射線牙科系統(tǒng)的FPD設(shè)計

高帶寬成像傳輸?shù)倪M步也有助于減少患者的輻射劑量。透視設(shè)備使用隨時間推移的輻射暴露來提供患者解剖結(jié)構(gòu)的實時X射線圖像。然而，這一過程導(dǎo)致了患者更大的輻射累積。創(chuàng)新性的透視系統(tǒng)通過使用多個移動的X射線源在短短幾秒鐘內(nèi)從多個增量角度照射組織，最大限度地減少患者的輻射暴露。然而，對于此應(yīng)用程序來說，傳統(tǒng)接口既不經(jīng)濟又過于繁瑣。

友思特的嵌入式接口可幫助全景牙科系統(tǒng) FPD 制造商快速輕松地將高性能傳感器連接集成到其產(chǎn)品中。通過一根靈活的以太網(wǎng)電纜傳輸圖像、控制數(shù)據(jù)和供電，確保旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)的可靠性能，同時消除滑環(huán)相關(guān)的可靠性和成本問題。

友思特低延遲GigE Vision方案產(chǎn)品

iPORT NTx-GigE

1G嵌入式視覺接口，快速為系統(tǒng)和相機添加高性能的GigE Vision 2.0連接。支持IEEE1588精確時間協(xié)議，通過IEEE1588來同步圖像采集能和其他系統(tǒng)設(shè)備，以實現(xiàn)準確地圖像采集。

iPORT NTx-U3

快速為系統(tǒng)和相機添加高性能 USB3 Vision 連接，以高達3 Gbps的吞吐量將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)包化的視頻通過USB 3.0鏈路發(fā)送到接收軟件，延遲時間低并且穩(wěn)定。

iPORT NTx-Deca

可通過靈活的 Copper Cat 10A 以太網(wǎng)電纜無縫處理 10G 視頻和傳感器傳輸，傳輸距離可達 100m。

審核編輯 黃宇