Камера для машинного зрения своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Сегодня машинное зрение применяется в огромном количестве индустрий и кейсов, а темпы роста именно этого сегмента лидируют среди всех направлений искусственного интеллекта. Эффекты и выгоды, которое оно несет, позволяют делать прогнозы о том, что в ближайшие пять лет рынок машинного зрения в России может вырасти в пять раз.

Обзор решений для отрасли представляют:

ООО "ФЕСТО-РФ" , ЗАО НТЦ "Модуль" , LUCID Vision Labs , ООО "Астра Лаб" , Basler AG

Востребованность и перспективы машинного зрения обсудили эксперты Basler AG, "Витэк-Автоматика" и Intel

Система технического зрения SBRD-Q от ООО "ФЕСТО-РФ"

Данные камеры позволяют эффективно контролировать технологический процесс выпуска продукции и помогут снизить издержки производителя на 60–80%. Среди важных
плюсов – большой выбор каталожных монтажных принадлежностей и быстрый срок поставки.

Встроенное аппаратно-программное устройство NM Card от ЗАО НТЦ "Модуль"

Встроенное аппаратно-программное устройство для приема, обработки видео глубокими нейронными сетями (искусственный интел лект), хранения и передачи больших потоков данных в составе систем машинного зрения. Аналог Nvidia Jetson Xavier.

Портативное аппаратно-программное устройство NM Stick от ЗАО НТЦ "Модуль"

Портативное аппаратно-программное устройство для приема, обработки, хранения и передачи потоков данных в составе систем машинного зрения. Не требует подключения к специальным интерфейсам высокоскоростной передачи данных.

Камеры LUCID Triton от компании LUCID Vision Labs

Матричные, линейные, монохромные и цветные камеры LUCID Triton обеспечивают получение высококачественного изображения с использованием новейших матриц Sony по разумной стоимости.

Комплекс автоматической фиксации нарушений ПДД "Астра Трафик" от ООО "Астра Лаб"

Матричная цветная камера daA4200-30mci от компании Basler AG

Машинное зрение: востребованность и перспективы

Система технического зрения SBRD-Q: высокие технологии при малых размерах

Решаемые задачи

Валидация и агрегация продукции (считывание 1D- и 2D-кодов), в том числе и по системе "Честный ЗНАК".
Проверка качества производства продукции (уровень, сколы, трещины и т.д.).
Измерение размеров объекта, определение координат объекта.

Конкурентные преимущества

Компактный корпус датчика 29х29х49 мм, внешний контроллер для монтажа в ШУ заказчика. Интерфейс подключения датчика USB 3.0. Бесплатное программное обеспечение. Техническая поддержка. Русифицированные инструкции по настройке.

Технические особенности

Полнокадровая матрица.
Монохромное и цветное исполнение матрицы.
Разрешение матрицы – макс. 5 Мпкс.
Максимальная скорость съемки – 17 микросекунд.
Интерфейс выходного сигнала – Profinet/Telnet/IO.
Тип крепления объектива – С-mount.
Возможность подключения к 1 контроллеру двух камер и их синхронное управление.

Экономическая эффективность

Данные камеры позволяют эффективно контролировать технологический процесс выпуска продукции и помогут снизить издержки производителя на 60–80%. Среди важных плюсов – большой выбор каталожных монтажных принадлежностей и быстрый срок поставки.

Появление на рынке 2019 г.
Ценовой сегмент Средний

Проекты

Объекты лесной промышленности РФ

Просто подключить NM Card и получить умную систему

Решаемые задачи

Встроенное аппаратно-программное устройство для приема, обработки видео глубокими нейронными сетями (искусственный интеллект), хранения и передачи больших потоков данных в составе систем машинного зрения. Аналог Nvidia Jetson Xavier.

Конкурентные преимущества

Полностью российская доверенная платформа, встраивается в любые серверные и вычислительные машины через PCIe.

Технические особенности

16 тензорных ядер NMC4 (FP32/64, 1000МГц) + 5 ядер ARM Cortex-A5 (800 МГц).
5 Гбайт памяти DDR3L (до 32 Гбайт/с).
PCIe 2.0 x4, Ethernet 100 Мбит/с.
4 высокоскоростных порта 16 Гбайт/с.
Форм-фактор PCIe x16.
Типовая потребляемая мощность – 9 Вт.
Интерфейс выходного сигнала – PCIe 2.0.
Тип крепления – стандартный слот внутри АРМ или видеорегистратора.

Интеграционные возможности

Совместимость со всеми вычислительными устройствами с PCIe.

Экономическая эффективность

Доверенность и мощность вычислений нейронных сетей за 60 000 руб. в видеосервере или регистраторе любого класса. Повышает класс системы машинного зрения до уровня умной системы с минимальными затратами. Стоимость внедрения – 60 000 руб., системы с интегрированным ИИ – от 100 000 руб.

Появление на рынке Сентябрь 2020 г.
Ценовой сегмент Средний

Проекты

ФГАУ РЦУД и РТ, ФМБА, НТЦ "Модуль"

Просто вставить в USB и получить умную систему NM Stick

Решаемые задачи

Обработка изображений и видео глубокими нейронными сетями (искусственный интеллект). Независимость и универсальность вычислений в рамках системы машинного зрения.

Конкурентные преимущества

Технические особенности

2 ядра NeuroMatrix 4th Gen
512 МБ памяти DDR2
USB 2.0 HS
Светодиодная индикация напряжение питания 5 В
USB 2.0 тип А
Потребляемая мощность 2 Вт
Размеры: 87,0 мм х 34,0 мм х 12,0 мм
Масса – 100 гр
USB 2.0 тип А
USB-разъем

Интеграционные возможности

Со всеми вычислительными устройствами с разъемом USB

Экономическая эффективность

Повышает класс системы машинного зрения до уровня "умной автономной" системы с минимальными затратами. Стоимость внедрения – 20 тыс. рублей. Системы с интегрированным ИИ – от 100 тыс. рублей.

Появление на рынке Сентябрь 2020 г.
Ценовой сегмент Средний

Проекты

ФГАУ РЦУД и РТ, ФМБА, НТЦ "Модуль"

Камеры LUCID Triton – ясный взгляд на мир

Решаемые задачи

Конкурентные преимущества

Защита IP67.
Рабочий диапазон от -20 °С.
Промышленные разъемы/кабели.

Технические особенности

Разрешение – от 0,3 до 24,5 Мпкс.
Тип крепления объектива – C-mount.
Интерфейс выходного сигнала – GigE c PoE.
Широкий выбор сенсоров последнего поколения с размером пикселя от 1,85 мкм до 9 мкм.
Global и Rolling Shutter.
3 года гарантии.
Отличная программная поддержка.

Интеграционные возможности

Экономическая эффективность

Камеры LUCID Triton – это компактность, защищенность и более низкая стоимость решения без необходимости в защитном кожухе.

Появление на рынке 2020 г.
Ценовой сегмент Средний

Комплекс автоматической фиксации нарушений ПДД "Астра Трафик": камеры там, где нужно, а не там, где можно!

Решаемые задачи

Уникальный комплекс "Астра Трафик" позволяет:

измерять скорость автомобилей во встречном и попутном направлении, по 8 полосам одновременно;
контролировать рядность проезда перекрестка;
определить выезд на полосу встречного движения;
контролировать движение по обочине и трамвайным путям, нарушение разметки;
измерять среднюю скорость на участке дороги;
передавать материалы обо всем транспортном потоке.

Конкурентные преимущества

Благодаря использованию качественных немецких камер технического зрения Basler и уникальному алгоритму обработки видеокадров комплекс "Астра" генерирует ночные материалы высочайшего качества, распознает номера под углом почти 90 град.

Технические особенности

Комплекс "Астра Трафик" собран исключительно из компонентов промышленного качества (Industrial Grade) европейских, американских и японских производителей. ПО комплекса разработано силами наших специалистов. Отказ от проприетарных закрытых ОС в пользу использования операционной системы LINUX гарантирует высокую стабильность работы, а также защищенность от возможных хакерских и вирусных атак.

Экономическая эффективность

Благодаря чрезвычайно низкому потреблению энергии (до 18 Вт в час) комплекс может работать от солнечных батарей или небольших ветрогенераторов. Это дает возможность установки в местах, не оснащенных электросетями, например на удаленных участках дорог. Отпадает необходимость получения согласования на присоединение к электросети, что существенно сокращает расходы на внедрение.
С учетом отсутствия необходимости подключения к электросетям время установки комплекса на рубеже занимает не более одного часа. Масса комплекса, включая инфракрасную подсветку, менее 6 кг. Это обеспечивает легкость и быстроту монтажа. Для установки комплекса не требуется дополнительного усиления опорной конструкции.
Герметичность и водонепроницаемость корпуса благодаря отсутствию вентиляционных отверстий и фильтров вентиляции позволяют снизить эксплуатационные расходы и существенно повысить срок службы комплекса.

Появление на рынке 2018 г.

Матричная цветная камера daA4200-30mci – зоркие глаза для искусственного интеллекта

Решаемые задачи

Создание компактных высокопроизводительных интеллектуальных камер, работающих в режиме реального времени и с низким энергопотреблением. Кроме того, интерфейс исключает потери данных при передаче информации. Программное обеспечение камеры позволяет легко подключать ее к процессорной плате нужной вычислительной мощности для создания оптимальной системы. Идеально для систем машинного зрения с искусственным интеллектом. За счет мощных вычислительных платформ, которые дополняют камеру, заказчик может решать самые сложные задачи с нейросетями или ИИ, притом именно те, что нужны ему (в отличие от смарт-камер).

Конкурентные преимущества

Программная совместимость с большинством распространенных процессоров. Удобное программное обеспечение для быстрой интеграции и программирования процессоров. Пакеты средств для подключения к NXP, NVIDIA® Jetson™, Qualcomm, Xilinx Zynq.

Технические особенности

Интеграционные возможности

Камера совместима с NXP, NVIDIA® Jetson™, Qualcomm.

Экономическая эффективность

Системы на базе MIPI и компактных процессоров недорогие, гибкие по функционалу и имеют низкое энергопотребление.

Появление на рынке Январь 2020 г.
Ценовой сегмент Низкий

Машинное зрение: востребованность и перспективы

Специалисты из компаний Basler AG, "Витэк-Автоматика" и Intel проанализировали текущий уровень востребованности машинного зрения, оценили дальнейшие перспективы и объяснили, в каких случаях целесообразна совместимость машинного зрения с другими системами видеонаблюдения.

В каких областях наиболее востребованы системы машинного зрения?

Владимир Плюснин
Региональный менеджер по продажам компании Basler AG

В России в настоящее время системы машинного зрения более всего востребованы в интеллектуальных транспортных системах (ИТС), безопасности и промышленности.
Рынки ритейла и медицины также стремительно развиваются.

Максим Сорока
Директор ООО "Витэк-Автоматика"

Если говорить о нашей стране, то это транспортные системы во всех проявлениях, интеллектуальные системы видеонаблюдения, ритейл, популярная ныне маркировка и только потом промышленность.
Начинает проявляться интерес и в сельском хозяйстве. Вызван такой перекос особенностями нашего экономического устройства. В развитых странах на первом месте промышленное производство, потом все остальное.

Владимир Слинько
Менеджер по развитию IoT-проектов компании Intel

Интерес к машинному зрению растет во многих областях. В первую очередь для него важна четкость постановки задачи:

Какие события и объекты нужно увидеть и распознать?
Это типовые объекты или специфичные (только для данного заказчика)?
Какая точность распознавания считается приемлемой?

На рынке уже есть много поставщиков алгоритмов и решений для массовых объектов (люди, автомобили, текст). Для уникальных объектов может потребоваться разработка детектора с нуля, что требует затрат времени и денег.
Граница между этими видами объектов нечеткая, и появляется все больше детекторов для новых применений. Таким образом, количество задач для машинного зрения постоянно растет.

Назовите основные отличительные черты камер машинного зрения

Владимир Плюснин, Basler AG

Исключительное качество изображения, которое содержит все необходимые детали для алгоритмов распознавания и достигается за счет самых прогрессивных сенсоров и отсутствия сжатия изображения.
Вариативность интерфейсов (GigE, USB 3.0, CoaxPress 2.0) и фпс (до 68 фпс в 4К).
Широкая номенклатура сенсоров, что в совокупности позволяет решать самые разные задачи и дает заказчику возможность покупать именно то, что нужно конкретно ему.

Максим Сорока, "Витэк-Автоматика"

Возможность получения высококачественного изображения для машинной обработки. Большое разнообразие сенсоров, в основном с глобальным затвором и размером пикселя от 2,5 мкм. Стандартные интерфейсы для оптики, богатый набор функций по управлению режимами съемки, стандартные интерфейсы для подключения к вычислителям, встраиваемым и удаленным, для обработки и записи изображений.

Владимир Слинько, Intel

Для машинного зрения нужно соответствие между характеристиками камер и намеченными объектами для распознавания в намеченных условиях эксплуатации. Если есть соответствие, то задача может быть решена. Для машинного зрения оптимальнее брать сразу IP-камеры, чтобы видеопоток был цифровым, и далее подбирать характеристики под задачу. Для систем видеонаблюдения хватало камер с более простыми характеристиками, поскольку интерпретацией видеозаписи занимался человек.

Есть ли перспектива у камер с линейными сенсорами?

Владимир Плюснин, Basler AG

С развитием матричных сенсоров спектр задач, решаемых матричными камерами, заметно увеличился и включил в себя в том числе и часть задач, решаемых ранее с помощью линейных камер. Отсутствие необходимости использовать энкодер, как в случае с линейными камерами, также говорит в пользу матричных.

Максим Сорока, "Витэк-Автоматика"

Линейные камеры – по-прежнему неплохой выбор в задачах визуального контроля рулонных материалов. Однако последние поколения сенсоров матричных камер практически лишают линейные камеры их главного преимущества – более высокой чувствительности за счет большего размера пикселя. Поэтому во многих задачах предпочтительным становится использование матричных камер на сенсорах последнего поколения ввиду очевидно лучшей цены, высокого качества изображения движущихся объектов даже при небольших экспозициях и богатых функциональных возможностей.

Владимир Слинько, Intel

Линейные сенсоры могут быть востребованы для машинного зрения на промышленном производстве с задачами анализа качества протяженных движущихся объектов – труб, металлопроката и т.д.
Вне этого сегмента удобнее работать с камерами с обычными прямоугольными сенсорами.

Для тех, кому очень хотелось попробовать себя в программировании роботов, но не хотелось погружаться в тему электроники команда Creoqode создала необычный комплект для сборки Nova.

В комплект входит джойстик, с помощью которого можно просто поуправлять манипулятором.

Сердце робота — Creoqode Mini Mega (уменьшенная версия Arduino Mega 2560). Для работы с микроконтроллером используется среда разработки Arduino Software и Processing.

В комплект также входит инструкция по сборке, все необходимые детали, провода, сервоприводы, джойстик HD камера, ультразвуковой сенсор, платы, блок питания.

Стоимость по предзаказу £169 (13 169 рублей) + доставка из Лондона £26.90 (2100 рублей). Доставка рассчитывалась в Москву, в другие регионы цена может отличаться.

Если у вас есть желание перейти от капания в железках сразу к игре с сенсорами и машинному зрению, плюс мало времени и достаточно денег — отличный вариант.

Полоса пропускания и степень сжатия
IP-камеры разработаны для работы в среде с низкой пропускной способностью, поэтому их легко интегрировать в существующие компьютерные системы без риска для целостности таких систем. IP-камеры настраиваются удаленно и передают сжатый видеопоток (MPEG-4, MJPEG или H.264). Приоритет в оптимизации изображения отдается эффектной картинке на мониторе оператора.

Камеры машинного зрения, выступая компонентом закрытых систем обработки изображений, напротив, предназначены для работы в среде с высокой пропускной способностью и обеспечивают оптимальное качество видео. Этим объясняется одно из основных технических различий – сжатие изображения. То есть если IP-камера сильно сжимает картинку, чтобы сэкономить ресурсы при ее передаче, промышленная камера отправляет "сырые" (raw) данные, которые будут впоследствии обработаны мощным процессором на сервере. Такой подход позволяет сохранить мельчайшие детали исходного изображения, что незаменимо, например, в системах визуального контроля качества поверхностей. Если дефект находится на том участке изображения, данные для которого отсутствуют, то система контроля качества ошибочно пропустит дефектный компонент как соответствующий стандарту качества, то есть не справится со своей задачей.

Многопотоковость
IP-камеры могут передавать сразу несколько потоков, сжатых по различным алгоритмам (H.264, MPEG-4, MJPEG). Каждое конечное устройство затем принимает совместимый видеопоток. Оператор может выбрать видеопоток с высоким разрешением MJPEG, который позволит различать на мониторе даже мелкие детали, тогда как максимально сжатый видеопоток в формате H.264 передается на архивирование.

Камеры машинного зрения передают данные уже после обработки и анализа, например для целей ведения производственной статистики, оптимизации производительности оборудования и настройки оборудования для устранения повторяющихся ошибок. По сути, изображения сохраняются только после просмотра.

Совместимость с системами реального времени
Совместимость с системами реального времени предполагает, что камера начнет захват изображения немедленно после получения сигнала от триггера (то есть через заранее известный и хорошо прогнозируемый отрезок времени), после чего изображение будет сразу передано в систему, отправившую запрос. Приемлемый диапазон задержки может варьироваться от микросекунд до секунд. В камерах машинного зрения возможность передачи изображений в режиме реального времени является обязательным условием. Например, при осуществлении визуального контроля качества изделий, движущихся по конвейеру с высокой скоростью, задержка в работе системы приведет к сбою контроля качества. Таким образом, задержка между получением сигнала и отправкой изображения является критически важной. Не менее важна и предсказуемость времени отклика, то есть консистентность работы комплекса. Например, для системы, генерирующей 300 кадров/с, задержки больше нескольких микросекунд категорически неприемлемы. Однако и за пределами промышленных объектов предъявляется это требование – в частности, в системах контроля дорожного движения камеры могут быть синхронизированы со светофором (фиксация проезда на красный свет).

Многие IP-камеры не предусматривают работу в режиме реального времени. Обычно системы видеонаблюдения, как, например, те, что установлены в банках для мониторинга помещений, эксплуатируются в режиме автоматического захвата и передачи изображений для получения непрерывного видеопотока, без необходимости срабатывания по триггеру. Камера, настроенная на получение 30 кадр/с, использует внутренний генератор импульсов для захвата кадра с интервалом 1/30 секунды. В некоторых же случаях желательно запускать захват кадра в момент, определяемый внешними событиями, например внешним триггером, который срабатывает при пересечении автомобилем выбранной границы.

Генерирование сигналов ввода-вывода
Большинство камер машинного зрения оснащены интерфейсом ввода-вывода для управления внешними устройствами. Например, для включения света в помещении только на время захвата изображения, когда человек входит в зону действия камеры.

Области применения

Промышленные камеры
Системы обработки изображений часто используются для контроля качества различной продукции, например пищевых продуктов. Благодаря этим изображениям производитель может принимать обоснованные решения, что без промышленной камеры было бы невозможно.

Другими областями применения камер машинного зрения являются электроника, робототехника и полупроводниковая промышленность.

Промышленные камеры передают несжатые (raw) изображения на ПК, где они обрабатываются при помощи мощных процессоров, которые невозможно разместить внутри камеры. При этом качество изображений при передаче не страдает, так как полностью отсутствует сжатие.

IP-камеры
Ввиду своих технических характеристик IP-камеры прекрасно подходят для решения задач видеонаблюдения. Они могут применяться как классические камеры видеонаблюдения для предотвращения краж, воровства и вандализма. Кроме того, их используют для мониторинга производственных процессов, а также контроля обстановки на дорогах или выявления нарушений правил дорожного движения. IP-камеры служат и для дистанционного управления машинами, автомобилями и роботами. В зависимости от области применения решающими с точки зрения оптимальной эксплуатации будут различные характеристики камеры.

Машинное зрение на практике

Идеальным решением для систем биометрической идентификации по изображению лица являются камеры машинного зрения. Рассмотрим одну из таких систем на примере контроля входа и выхода учеников на проходных Колледжа связи № 54 в Москве.

Задача
Руководство колледжа было заинтересовано в поиске альтернативы картам доступа с RFID-метками как способа идентификации посетителей. Целями построения системы машинного зрения были:

контроль посещаемости;
предотвращение передачи карт другому лицу;
обеспечение безопасности объекта.

Принцип работы
Система состоит из компьютеров (одного сервера и одного рабочего места оператора), камер (по две на проход – одна на вход и одна на выход), контроллеров доступа, турникетов и ПО (рис. 1). Ученики, преподаватели и персонал занесены в биометрическую базу данных.

Изображения, которые наилучшим образом подходят для последующего сравнения с картинкой, полученной камерой, а также угол съемки определяются и выбираются системой автоматически. Процедура регистрации была проведена с ми н имальным и неудобствами для учеников и преподавателей – им не пришлось позировать, поворачивать голову определенным образом и т.п.

Система использует графические сопроцессоры (акселераторы), что позволяет добиться огромной скорости обработки на оборудовании сопоставимой цены. С каждым обработанным изображением линейно увеличивается точность работы системы, так как ошибки идентификации не накапливаются.

С целью накопления и сбора реальной статистики ученикам и преподавателям было предложено по-прежнему носить с собой карту доступа и решить самостоятельно, что использовать в дальнейшем: распознавание лиц или карты с RFID-меткой. Для повышения вовлеченности учеников и преподавателей в работу системы точки доступа были оборудованы открытыми мониторами, чтобы каждый человек мог видеть процесс идентификации в режиме реального времени (рис. 2).

В результате 91% участников проекта предпочли использовать систему распознавания лиц, а не карту доступа. При проведении опроса они назвали следующие причины: "потому что так быстрее", "карту легко забыть дома, а лицо никуда не денется"; "гораздо проще посмотреть в камеру, чем шарить по карманам или в сумке в поисках карты доступа".

Во многих специальных приложениях камеры машинного зрения могут оказаться прекрасной альтернативой традиционным IP-камерам. Они предлагают ряд преимуществ, в частности в сфере распознавания лиц, где необходимы несжатые изображения. Камеры машинного зрения передают достаточный объем данных для надежной идентификации личности. Обеспечивают превосходное качество изображения. Высокая скорость съемки, которая играет важную роль во многих областях, – это, скорее, преимущество камер машинного зрения, нежели IP-камер.

MJPEG (англ. Motion JPEG)

MJPEG (Motion JPEG) — покадровый метод видеосжатия, основной особенностью которого является сжатие каждого отдельного кадра видеопотока с помощью алгоритма сжатия изображений JPEG.

LUCID Vision Labs - основанная в 2017 году, но тем не менее, уже хорошо известная на мировом рынке компания.
Причина успеха LUCID - проверенные десятилетиями инженерные практики, надежные связи с ключевыми поставщиками компонентов, глубокие знания индустрии машинного зрения и нужд пользователей в сочетании с новаторством и гибкостью. Сохраняя нацеленность на массовый сегмент рынка, компания сумела сделать продукцию легко отличимой от конкурентов. Пользователи LUCID Vision Labs одними из первых в мире получают доступ к новым технологиям. Но какие преимущества получает непосредственно сам потребитель?

Настоящие промышленные камеры компьютерного зрения

Каждая линейка камер LUCID обладает отличительными особенностями, призванными расширить функциональные возможности.

1. Промышленный компактный дизайн

Большинство моделей (Triton, Helios, Atlas) имеют класс защиты IP67[1] (от воды и пыли) и расширенный температурный диапазон (– 20 до +55), что позволяет отказаться от защитных кожухов с подогревом. При конструировании, инженеры применяют инновационную методику испытаний HALT.

2. Тестирование в процессе производства

В соответствии с принятой методикой контроля качества HASS, каждая камера проходит ряд испытаний на устойчивость к механическим, вибрационным, электромагнитным и др. воздействиям, зачастую значительно превышающим их уровни при обычной эксплуатации.

3. Качество изображения

При установке сенсора в камеру используется специальная технология “Active Sensor Alignment”, заключающаяся в точной центровке матрицы с целью минимизации пространственных искажений, что особенно актуально для крупноформатных матриц.

4. Выбор сенсоров

В дополнение ко всем актуальным поколениям матриц SONY (2-4 поколения Pregius и Starvis), LUCID предлагает ToF камеры на базе сенсора IMX556, камеры с поляризационным сенсором SONY IMX264 и с “автомобильным” HDR сенсором IMX490.

5. Увеличение скорости Ethernet до 5G и 10G

Все камеры LUCID оснащены популярным и надёжным GigE интерфейсом с поддержкой PoE (Power over Ethernet).

Серия Atlas предлагает скорость передачи данных 10 и 5 гигабит по обычному медному кабелю (6/6e-cat) при сохранении скорости на длине в десятки метров.

В многокамерных системах может быть полезной поддержка TSN (Time sensitive network) синхронизации камер между собой и с другими устройствами по Ethernet.

Широкий выбор камер LUCID

Камеры LUCID представлены в 4х главных линейках: Phoenix, Triton, Helios, Atlas.

1. LUCID Phoenix – бюджетная камера-трансформер

- Возможность трансформации в сочетании с компактными размерами – превосходный выбор для встраиваемых систем.

- Выбор разъёма (RJ45, ix industrial, вынесенные на плоском FFC шлейфе M12/RJ45);

- Выбор байонета (S-mount, NF-mount, C-mount);

2. LUCID Triton – настоящая промышленная компактная камера

Самая распространённая линейка промышленных камер для задач машинного зрения.

- промышленное исполнение: класс защиты IP67[2];

- гарантируемый расширенный температурный диапазон (от -20 до +55);

- вибро- и ударопрочность;

- широкий выбор сенсоров, включая поляризационные, HDR, линейный;

- габариты 29 x 29 x 45 мм при весе 67г.

3. LUCID Atlas – промышленные высокоскоростные (5G и 10G) камеры

Флагманская линейка камер машинного зрения Atlas и Atlas10.

- использование высокоскоростного 5 и 10 G Ethernet для приложений, требующих больших разрешений и высокой скорости передачи данных.

Например, Atlas10 ATX245S передаёт 24,5 МП изображения по медному Ethernet cat. 6e кабелю длиной 25 м с частотой более 50 кадров/с.

4. LUCID Helios2 – Time of Flight (ToF)

ToF 3D камера позволяет получать трёхмерное облако точек объектов на расстоянии от 0.3м до 8.33м. Данная технология широко применяется в интеллектуальных транспортных системах, в робототехнике, в медицине, логистике и т.д.

С её помощью можно моментально получать трехмерные изображения сцен и объектов без участия движущихся механизмов, таких как лазерные сканеры. Благодаря этому Helios2 отличается особой надежностью.

- Технология 3D ToF (IMX556) без движущихся механизмов;

- промышленной исполнение (IP67) и расширенный диапазон температур;

Программное обеспечение

Заключение

Камеры канадского производителя LUCID – отличный выбор для системы машинного зрения самого разного назначения. Широкий выбор современных технических средств в совокупности с адекватной ценой делает камеры востребованными на российском рынке. Промышленный дизайн (IP67) и разнообразие сенсоров: SONY Pregius, Pregius S, HDR, поляризационных матриц выгодно выделяет LUCID среди конкурентов. Инженеры компании “ВиТэк” всегда готовы помочь вам подобрать компоненты технического зрения (камеру, оптику, свет) наилучшим образом отвечающие требованиям вашей задачи.

[1] При использовании защитного кожуха на объектив и оригинальных кабелей
[2] при использовании кожуха на объектив и оригинальных кабелей

Если перед вами стоит задача проектирования системы обработки изображений, вы рискуете потеряться в бесконечном выборе моделей, технических характеристик, полезных функций и возможностей применения камер.

Вам нужен кто-то, кто поможет сделать выбор. Кто не даст потеряться в ошеломляющем количестве предложений, укажет путь к принятию правильных решений и подскажет, как подобрать подходящую камеру для вашей системы машинного зрения.

Мы предлагаем руководство, в котором подробно рассматриваются все критерии выбора камеры. Оно поможет шаг за шагом принимать правильные решения, чтобы выбрать самую лучшую камеру, соответствующую всем вашим требованиям.

Начните с объективного самостоятельного анализа. Задайте себе два вопроса:

Ответа на этот вопрос обычно достаточно, чтобы определиться, в каком из двух основных направлений двигаться дальше:

Сетевые камеры

Промышленные камеры

Решение 1. Сетевая или промышленная камера?

Камеры для систем обработки изображений подразделяются на промышленные камеры (камеры машинного зрения) и сетевые камеры (IP-камеры).

Сетевые камеры предназначены для видеосъемки. Они часто используются для решения классических задач видеонаблюдения, а также в сочетании с промышленными камерами. Типичные характеристики сетевых камер:

Как правило, сетевая камера помещается в надежный корпус, устойчивый к ударам и защищающий от неблагоприятных погодных условий, поэтому такие камеры одинаково пригодны для эксплуатации как внутри, так и вне помещений.

В сетевых камерах предусмотрено множество функций для получения изображений превосходного качества даже при чрезвычайно слабом освещении и в плохих погодных условиях. К таким функциям относятся, например, дневной/ночной режим и специальные инфракрасные фильтры.

Сетевые камеры сжимают записанные изображения. В результате объем данных уменьшается настолько, что изображения могут храниться на камере. В случае подключения по сети неограниченное количество пользователей теоретически могут одновременно получить доступ к камере.

Типичные характеристики промышленных камер:

Промышленные камеры, напротив, передают несжатые изображения (необработанные данные в формате RAW) непосредственно на ПК, где и осуществляется обработка относительно больших объемов данных. Преимущество этого подхода состоит в отсутствии потерь информации.

В зависимости от технологии установленного сенсора, промышленные камеры делятся на матричные и линейные. Их основное различие состоит в способе получения изображения, который выбирается с учетом поставленной задачи.

Экскурс. Способы получения изображения матричными и линейными камерами

Матричные камеры

оснащены прямоугольным сенсором, содержащим множество строк пикселей, которые подвергаются экспозиции одновременно. Таким образом, запись данных изображения осуществляется в один прием, так же, как и их обработка.

обычно используются для решения различных задач в промышленности, в медицине и биологических науках, в дорожно-транспортной отрасли и в обеспечении безопасности и видеонаблюдении, нередко как дополнение к сетевым камерам.

Линейные камеры

в отличие от матричных оснащены сенсором, содержащим всего одну, две или три строки пикселей. Захват данных изображения осуществляется строка за строкой, после чего на этапе обработки из отдельных строк восстанавливается полное изображение. Ответ на вопрос о том, матричную или линейную камеру следует выбрать, зависит от области применения камеры и предъявляемых к ней требований.

используются повсеместно в целях контроля качества продукции в процессе ее перемещения на конвейере – порой на очень высокой скорости. Линейные камеры часто находят применение в таких отраслях, как полиграфия, сортировка и упаковка, пищевая промышленность, а также в контроле качества поверхностей.

Сетевые камеры

используются для решения различных задач видеонаблюдения, в том числе для контроля процессов на линиях отгрузки и в системах упаковки, а также в системах видеонаблюдения в зданиях и системах контроля дорожного движения.

устанавливаются в банках и казино, в коммерческих и общественных зданиях и помещениях, а также в логистических и транспортных терминалах, включая порты и центры грузооборота.

Решение 2. Монохромная или цветная камера?

Ответить на этот вопрос относительно просто, надо только определиться, какое изображение необходимо для решения поставленной задачи, – оно должно быть цветным для оценки требуемой характеристики, или достаточно черно-белого? Если цвет не является обязательным условием, то рекомендуется остановить свой выбор на монохромной камере, тем более что монохромные камеры отличаются более высокой чувствительностью и позволяют получать более резкие и четкие изображения. Кроме того, во многих областях, например в интеллектуальных транспортных системах, монохромные и цветные камеры часто применяются в комбинации в целях обеспечения соблюдения определенных законодательных требований, предъявляемых в конкретной стране к фотографиям, используемым в качестве доказательств.

Решение 3. Типы сенсоров, исполнение затвора, кадровая частота

На следующем этапе выбираем подходящий сенсор (на базе технологии КМОП или ПЗC) и тип затвора (глобальный или скользящий). Затем необходимо подобрать частоту кадров, то есть количество изображений, которое камера должна снять в секунду для решения поставленной задачи.

Типы сенсоров

Экскурс. ПЗC или КМОП?

Фундаментальное различие между этими двумя технологиями сенсоров заключается в их технической конструкции.

В сенсорах на базе технологии КМОП преобразование лучей света (а именно фотонов) в электронные сигналы (электроны) осуществляется с помощью электронных схем, интегрированных непосредственно в поверхность сенсора. Эти сенсоры отличаются высоким быстродействием, поскольку с них быстрее считываются данные изображения, а кроме того, они предоставляют пользователю гибкие возможности работы с набором изображений. КМОП-сенсоры широко распространены в потребительском сегменте рынка, например, представляют собой стандартную технологию для зеркальных фотоаппаратов.

В ПЗС-сенсорах все пиксели участвуют в преобразовании фотонов, то есть на его поверхности отсутствуют какие-либо электронные схемы. Благодаря этому на поверхности сенсора можно разместить больше пикселей, что, в свою очередь, означает возможность захвата большего количества фотонов. Таким образом, сенсоры этого типа отличаются повышенной светочувствительностью, что является их основным преимуществом для применения в условиях низкой освещенности, например в астрономии. ПЗС-сенсоры обеспечивают превосходное качество изображения в областях, где не требуется высокая скорость съемки, хотя они уже практически достигли максимума своего быстродействия, что обусловлено их архитектурой и способом передачи и обработки данных изображения.

На протяжении многих лет технология КМОП была настолько усовершенствована, что сегодня сенсоры на ее основе подходят для решения практически любых задач обработки изображений. Преимущества КМОП-сенсоров:

Эти характеристики помогли КМОП-сенсорам прочно занять ниши, в которых ранее доминировали ПЗС-сенсоры. Особенно сильный коммерческий аргумент в пользу современного поколения КМОП-сенсоров – это высокая скорость съемки при отсутствии потерь качества изображения.

Матричный КМОП-сенсор и ПЗС-сенсор

Типы затвора

Экскурс. Как устроены глобальный затвор и скользящий затвор?

Глобальный затвор полностью открывается, чтобы свет попал на всю поверхность сенсора. В зависимости от кадровой частоты, съемка движущегося объекта осуществляется в виде быстрой смены кадров. Глобальный затвор станет оптимальным выбором в тех областях, где требуется снимать быстродвижущиеся объекты, например дорожно-транспортная отрасль, логистика, а также контроль качества печатных материалов.

При работе скользящего затвора экспозиция отдельных строк пикселей начинается и заканчивается не одновременно, а последовательно. На рисунке показано, как осуществляется последовательная экспозиция отдельных строк кадра.

Для получения дополнительной информации о типах затвора см. технический документ
Глобальный затвор и скользящий затвор: функциональные возможности и характеристики двух способов экспозиции.

Кадровая частота

Чем выше кадровая частота, тем выше быстродействие сенсора. => Чем выше быстродействие сенсора, тем больше кадров он может отснять за секунду. => Чем больше кадров, тем больше объем данных.

В случае быстродвижущихся объектов, как, например, в процессе контроля качества печатных изображений в типографии, где газеты перемещаются под камерой с очень высокой скоростью, частота срабатывания затвора камеры должна составлять буквально миллисекунды.

Это значение очень далеко от требуемого для решения некоторых задач визуального контроля в медицинской и промышленной микроскопии, где обычно достаточно низкой кадровой частоты.

В случае матричных камер объемы передаваемых данных могут сильно различаться в зависимости от используемого интерфейса и скорости съемки – более низкой (10 кадр/с) или более высокой (340 кадр/с). Точное значение кадровой частоты, с которой возможно или даже необходимо вести съемку, зависит от того, что именно предполагается снимать камерой в составе системы обработки изображений.

Решение 4. Разрешение, сенсор и размеры пикселя

Разрешение

Допустим, в технических характеристиках камеры указано 2048x1088. Что именно имеется в виду?

Эти числа означают количество пикселей в строке, в данном случае – 2048 пикселей по горизонтали и 1088 пикселей по вертикали. Если их перемножить, получим разрешение 2 228 224 пикселей, или 2,2 мегапикселя, то есть 2,2 миллиона пикселей (сокращенно – Мп).

Чтобы определить, какое разрешение требуется для решения конкретной задачи, необходимо выполнить простые математические расчеты:

Разрешение = (Размер объекта) / (Размер рассматриваемой детали объекта)

Экскурс. Как определить необходимое разрешение?

Предположим, требуется получить точный снимок цвета глаз человека ростом примерно 2 м, стоящего в конкретном месте:

Разрешение = (рост человека)/(участок глаза) = (2 м)/(1 мм) = 2.000 пикс (x;y) = 4 Mп

= > Для четкого различения на изображении объекта размером 1 мм потребуется разрешение 4 Мп.

Сенсор и размеры пикселя

Факт № 3.
И все же, даже большой сенсор с большим количеством пикселей большого размера сможет обеспечить высокое качество изображения только при условии использования надлежащей оптической системы. Его потенциал будет полностью реализован только в случае выбора подходящего объектива, способного передать такое высокое разрешение.

Факт № 4.
Сенсоры большого размера всегда будут более дорогостоящими, поскольку чем больше площадь, тем больше кремния требуется для их изготовления.

Читайте также: