下面是其中对于不同的工作要求,加载相机对象和卸载相机对象是通用的。而要使用其他模块,如事件对象时,相应的改为加载事件对象和卸载事件对象,以及使用事件对象完成相关任务即可。编程时一定要对整个流程做好规划,特别是硬件编程时一定留意内存泄露,前面分配的资源一定要在后面释放。
下面是五个大流程的详细解析,需要的地方已经加以说明,并注解了需要用到的函数
加载相机对象:
卸载相机对象:
加载数据流抓取对象:
卸载数据流抓取对象:
单帧或连续抓图过程:
按照以上介绍的流程即可实现实时图像采集:
很多人问我要源代码,翻了以前的程序文件夹找到了这个程序,演示了利用Pylon SDK进行相机采集的过程,使用MIL完成界面显示,采集部分封装成了类,可以直接重用。测试相机为Basler相机。注意Pylon仅完成Raw Data的采集,使用MIL的MbufPut完成图像数据的重组,然后MIL自动显示。
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件,相比于市面上普通相机来说,具有更高的传输力、抗干扰力以及稳定的成像能力。它由两大基本部件组成:图像感光芯片和数字化的数据接口。
Basler 作为计算机视觉行业的标准制定者,一直致力于为客户提供一站式解决方案。BASLER工业相机广泛应用在人工智能设备中,持续赋能智能制造,随着智能设备产品的增多,后期使用上坏的可能也很多,坏了就淘汰扔掉吗?对于现在的制造成本来说,对工业相机进行维修是非常理想的选择,不仅缩短设备维修的时间,也大大节省了设备购买的成本,对于深耕视觉设备工业相机维修10年以上的技优电子来说,不仅交期快,修复率也高。
1.工业相机编程模型和流程
2.工业相机SDK接口使用总结
3.Basler Pylon工业相机SDK的使用
4.Pylon 以实时图像采集讲解PylonC SDK使用流程
5.关于使用维视工业相机 SDK 采集图像的问题
6.工业相机SDK之opencv二次开发
工业相机中断响应如何操作?
当相机一帧采集完成后,自动跳转进入中断回调函数,这里分了两种中断回调函数。
种为简单的取Buffer->处理->放回。
第二种结合Windows的消息队列,在此处再给一个“处理队列”,给处理一个缓冲时间。
这里的处理包括常见的图像处理、计算和显示及RawData拼装为图像等用到Buffer的地方。
前面也说过,常用的是中断响应处理,除此之外,自己去查询Buffer填充状态并作相关同步操作在某些场合也会用到,这个请查询不同相机SDK给出的同步方案。
差不多所有的工业相机SDK都是这样的编程模型和流程,AVT 1394相机和Basler Camera Link相机和AVT GigE相机相关代码在笔者网站可下载,还有之前讲的Basler Pylon SDK相机编程,他们基本流程都是一样,恕不详述!
Pylon 以实时图像采集讲解PylonC SDK使用流程
一般的对于提供硬件编程来说,硬件生产厂家都会提供好SDK使用的手册和实例。手册中一般包括安装和配置流程,一些基本概念的介绍,SDK每个函数使用,SDK使用流程和实例(有些硬件实例直接写在手册中,有些会以单文件存在,还有的两者皆有)。对于上位机软件开发人员来说拿到一个硬件上位机编程任务。
先应该阅读了解其SDK概念,再按照其介绍的SDK开发流程阅读其提供的实例,修改相应的实例为自己所用,有不懂的函数查询一下其用法即可。有些开发人员习惯性的去记其API,这是费时费力的做法,并不推荐。下面主要以实时图像采集讲解Basler相机的PylonC SDK的使用流程。
一、工业相机编程模型和流程
不同的工业相机提供不同的编程接口(SDK),尽管不同接口不同相机间编程接口各不相同,他们实际的API结构和编程模型很相似,了解了这些再对工业相机编程就很简单了。
DMA技术:
DMA是一种高速的数据传输操作,允许在外部设备和存储器之间直接读写数据,既不通过CPU,也不需要CPU干预。整个数据传输操作在一个称为"DMA控制器"的控制下进行的。CPU除了在数据传输开始和结束时做一点处理外,在传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样,在大部分时间里,CPU和输入输出都处于并行操作。因此,使整个计算机系统的效率大大提高。
对于工业相机来说,当CMOS或CCD芯片曝光然后将数据转到相机缓存后,这时候DMA会负责将缓存中数据保存到硬盘上位置,正好满足相机高速大数据的传输。一般都会使用DMA来完成实时的数据采集和保存。
多数时候,DMA控制器存在各种接口的图像采集卡中,包括1394/GigE/USB/Camera Link等,这些采集卡有自己的时间控制单元完成和相机曝光的同步,并控制DMA的存取行为。
需要说明如下几点:
1.这里的初始队列为1-10,都是初始分配为DMA队列的,这个内存分配和释放过程有的SDK是自己负责的,有的则需要用户自己分配和释放,SDK只负责托管使用。
2.一般开始注册一个中断处理函数,当“准备队列”填充完成会自动跳转到中断函数中,借此完成同步操作。也可以是用户自己维护同步结构体,使用查询和等待的方式判断“准备队列”头是否填充完成,是否该用户程序获取数据和处理了。
3.如果用户处理任务非常简单,可以去掉“处理队列”,每次直接GetFrame->处理->PutFrame。如果用户处理任务比较复杂而不希望出现丢帧的现象,则需要用户使用“处理队列”来保存所有可用的Buffer。
4.这里队列也只是能够解决处理速度比采集速度慢少许的情况,主要是对不同处理速度做平均来采集和处理同步。如果每一帧的处理时间太长,这时候“DMA队列” Buffer全部转移到“处理队列” Buffer,就会出现异常情况,这时不同的相机会有不同的处理方法。
编程模型和流程
对于相机来说,常见编程时我们关注三个对象——相机对象、采集对象、参数对象。
相机对象(Camera Object):负责相机的连接、断开等工作。
采集对象(Grab Streamer):负责相机的采集队列分配、相机单帧、连续采集。
参数对象(Parameter Object):负责相机参数的设置。
不同的SDK可能安排不一样,一般来说要不是三种对象的功能合并到“相机对象”中,要不是分为三种对象,其实采集对象和参数对象都是在“相机对象”上封装而来。
随着科技的日渐成熟,工业相机得到了飞速发展。近几年国外的工业相机厂商快速崛起,成为机器视觉领域的,比较有代表性的有:basler相机、灰点相机等。下面我们来看一下工业相机的主要参数:
1.分辨率:是指该像元传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围是350nm-1000nm,一些相机在靶面前加了一个滤镜,滤除红外光线,如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
2.像素深度:这个参数也在一定程度上影响着图像质量的好坏。
3.帧率:这个参数是相机采取传输图像速率的一个重要的衡量标准,对于一般的面阵相机一般为每秒采集的帧数,对于大多数线阵相机为每秒采集的行数,这是选择工业相机时得考虑的的一个参数
4.曝光方式:不同的工业相机有着不同的曝光方式。线阵相机一般采用的是逐行曝光方式,面阵相机一般采用帧曝光和滚动行曝光,还有一些面阵相机才用的是场曝光。
5.像元尺寸:像元大小和分辨率共同决定了相机的靶面的大小。而相机靶面有对图像的成像质量有着很大的影响。一般情况下,像元的尺寸越小,越难制造,但是越小的像元成像的质量也就越高。
6.接口类型:不同的工业相机有着不同的接口类型。主要有GIGE千兆网、USB2.0、USB3.0、Camera Link1394A、1394B、等多种类型的接口