Dalsa采集卡如何与数字相机配合工作

1、Dalsa采集卡如何与数字相机配合工作目录1:简介 .42: CamExpert 简介 .43: S2 工作在 Free run 模式下 .74: S2工作在外触发模式下 .105:使用固定或可变图像长度 191:简介本文档主要介绍 Dalsa公司的CameraLink采集卡与CameraLink数字相机如何进行配置工作。以Dalsa的X64 CL采集卡与Dalsa公司的S2线扫描相机为例，详细描述相机 的每种工作方式下，硬件，软件应该如何设置，使系统正常工作。主要包括：1. CamExpet 简介2. S2在Free-run模式下工作3. S2在外触发模式下工作4. S2与编码器同步采集，使

2、用固定或可变图像的区别2： CamExpert 简介1 .进入 CamExpert:双击桌面上的"CamExpert”图标运行Sapera LT采集配置软件。2 .软件界面介绍：该软件界面分为5大区域，为本地采集卡及其端口选择区；为常用相机配置文件选 择区；为相机参数配置区；为相机采集显示区；为操作显示区。下面分别介绍各 区域的功能及使用。3 .本地采集卡及其端口选择区：在区中显示了所有本地可用的设备，用户可根据需要选则采集卡。Dalsa的采集卡一般远离主板的端口为#1,或 CameraLinkBase接口；靠近主板的端口为#2或 CameraLinkMedium、CameraLin

3、kFull 接口。如相机连接采集卡上#1 端口则选择"cameralink#1”;反之则选择"cameralink #2"如在菜单View中选择Virtual Devices ,可看到该软件可支持的所有板卡型号（见下图）。4 .常用相机配置文件选择区：在区中显示在区中所选采集卡能够支持的常用相机配置文件，用户可轻松选择无需人工输入配置参数。同时，用户也可在区中自行输入相机配置参数并存入区中的User'sConfiguration File 目 录下。 5.相机采集显示区：Grab/Freeze：连续采集，二次按下停止采集；Snap：单帧采集；Trigger

4、:模拟外部触发（当相机被设置为外触发模式下时，按下此按钮能够在没有连接外触发源的情况下模拟外触发方式）；Stretch Display :根据当前窗口大小自动调整显示窗口 ；Reset Display Ratio :调整显示窗口与相机比例为1:1 ;Zoom :放大；Statistics:直方图及图像信息显示窗口Bayer Decoder（用于Bayer滤波彩色面阵相机）：Bayer参数设置，按下后弹出参数 设置对话框进行进一步设置。选择 Pre-Processing>>Flat Field Correction>>Software 进彳B Bayer 滤波，弹出设置对

5、话框 （或选择采集显示区的Bayer Decoder快捷键，）像素排列格式选择：GBRG / BGGR / RGGB / GRBG （根据相机选择）；转换法则选择：法则 1 ：双线性差值（转换速度快，但易平滑图像边缘） ；法则 2：易保留图像边缘（当图像中含绿色较多时效果最好，否则很易受到噪声信号干扰） ；法则 3：易保留图像边缘，适用于各类颜色的图像。丫校正因子：作用在贝塞尔滤波后。默认值为1,即不使用丫校正；丫校正：可扩展暗电平，降低噪声，匹配相机，获得线性输出。颜色增益调节（手动白平衡） ：白平衡： 白平衡是对红、 绿、 蓝三个分量的平衡。 由于光敏元件在不同光照下RGB三分量的输出是不

6、平衡的，从而会产生图像在色彩上的失真，如偏蓝或偏红，因此需要白平衡以使相机能反映实际景物真实颜色。 通常相机完成白平衡分为自动、 手 动或软件实现。自动白平衡：首先在采集显示区选取静态图像中实际颜色为白色的一块区域， 之后按下 “自动白 平衡”按钮。3： S2 工作在 Free Run 模式下当 S2 相机工作在Free Run 模式下时，是指相机按照内部的 SYNC 及 PRIN 信号工作，默认情况下线扫描速度最大，曝光时间在对应的线速度下最大。首先确认 S2 相机的工作状态：通过超级终端软件联接Dalsa 相机，输入“gcp” ，查看相机参数查看曝光模式（ Exposure Mode ）

7、，是否为 2 或 1如果曝光模式不是1，输入命令“sem 2” ，把曝光模式改为2。在 Winows 开始菜单栏运行Sapera CamExpert 软件程序 | Dalsa | SaperaLT| CamExpertCamExpert 打开后，点击X64-CL_ipro 采集卡，选择CameraLink Base Mono #1 采集设备。在相机窗口会列出 X64-CL_ipro 采集卡所支持的相机。其中User s ConfigurationFile区域，为用户自定义的“.ccf”文件选择 相机配置文件。当相机工作在内同步的模式下，点击“ Grab ” 按钮后，显示窗口会显示采集到的图像。

8、需要把相机对准光强的地方。可以通过 CamExpert 的 status bar 来查看相机的时钟信号状况，以确定系统是否连接正确。当系统正确连接时，在相机Free-run 模式下，所有信号都为绿色，如果有信号不正确，对应status bar 的状态为红色。也可以通过查看采集卡的状态灯来确定系统是否有问题。采集正常时，采集卡的 led 灯会呈绿色并不停闪耀。这种 Free-run 曝光方式通常用来验证线扫描系统的搭建， 也可以用于对与速度跟踪 要求不高的检测设备。点击File - Save对话框，保存相机的配置文件（*.ccf ）。下次做调试时可以直接 选择相应的配置文件。 另外用户进行项目的

9、二次开发时， 初始化系统需要用到相机 的配置文件。当配置一款新相机时，在上面提到的参数设置区选择“ basic timing”区域，根据相机参数输 入水平像素数，时钟频率等信号。（以下为S22K40相机参数）B己siG Timing RararneteisxF盯御mValueTypeLine sewColor TypeM 口皿。= br。1nlePix*L D*ptkgHorizontal. Active (in Pixels)2O4J6HoricntaL 口工£5g1 (in0PlCloek Iitpii'l 方曜31111。旷 iJIHz )40m milBis alii

10、Cameraor Gecmttry Sett ing。口占 Tap Left to RigtitTiding kdv：aric g-1 C . . . | Ex trrL：il T.相机类型分为线扫描与面扫描，色彩类型分为彩色与黑白。像素深度（Pixel Depth ）与相机数字输出相关，S2相机支持8bits或10bits输出，可通过超级终端设置。当选择8 bits数据时，Sapera内存类型为 8 bits,选择10bits时，Sapera内存为16bits。Data Valid ： 一些 CameraLink相机会在行有效或者帧有效信号中加入数字有效信号。S2相机没有这个信号，所以选择d

11、isableCamera Sensor Geometry是指相机的数据输出格式，如单通道输出，双通道奇偶输出，双通道左右输出等等。根据相机数据的不同输出格式，采集卡可以对数据进行重组，以输出完整的一副图像。S2相机的输出方式由其说明书可知为一个通道，如下图L3 Camera Performance SpecificationsFeature /SpecificationUnitsValueSensor FeatureRpsoliLitinpixels事口512/1024/204314x14Output Famut (41 of口一个通道P2 6K相机,FkMfHMI7"2式口坪头上

12、律接来集常刊端口所以此项选择单通道输出，如图所示多通道输出的相机，输出方式不同，需要选择相对应的输出方式，例如四个通道输出，输出方式就应该按照下面的图示进行设置。4: S2工作在外触发模式下当控制S2相机工作在外触发模式下时，需要通过超级终端修改相机的工作方式，同时 还要在原来S2相机free-run模式下修改一些参数，使采集卡配合相机的工作方式。DB25周曼 叫四宗在 计克机上4.1 硬件连接方式在断电条件下，将连接线一端与采集卡上的 J4端口连接，另一端(DB25) 与外同步信号相连。行同步信号从 DB25端口的8 (+)和21(+/地)接入，帧同步 信号则从6 ( + )和19(+/地)

13、接入。如接面阵相机，只需要接入帧同步信号。采集卡可接U的信号为LVDS/RS422信号。某些触发源或者编码器输出信号 为TTL电平信号，为了保证触发的稳定性，当接入 TTL信号时，TTL高电平可 以直接接LVDS/RS422 ( + ) , TTL地最好做一下电路处理再接入采集卡。如下 图所示。其中12V的偏置电压可以用下面的电路产生。220TTL电平接入电路4.2 通过超级终端确定相机的外触发副。电"S2相机的工作方式有以下几种。其中SYNC指的是同步信号，PRIN信号为像素复位信号，高电平时相机曝光，低电平时像素电荷清空复位。Programmable Lin« Rale

14、 Programmable Exposure Tim#SYNCPRIN4JDescription1Tntwm】utmiiAlNoNnIVlAtinum1 lineAndtPLcffwy fiptting；2IiitenWLnlenilYesesErpc5iue contiol OFF mitl a set ccnuHAnd is cent3ExtrzEuilnteziiAlNoNoLldNiiriLmL expiosuir t iiik4hiteiuLalNoNoSmjtrttXbYNLSE denialFxtemalNoNoErtenidl lmeTane and1 invelrewt8Et

15、erivil出闻NoYesrixedtuiue模式1、2均为内部时钟工作方式，相机按照内部的时序进行工作。区别是模式1的线扫描速度与曝光时间不可修改，线扫描速度为相机所能达到的最大值，曝光时间为在此线扫描速度下，最大的曝光时间，约为1/线速度。模式3下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，但最大不能超过模式1下的线扫描速度。曝光时间为触发线速度下的最大值。所以这种曝光模式下，当触发信号频率不定，发生变化时，曝光时间会发生变化。如果光源的亮度不变，所采集到的图像会有明显的明暗变化。IGNORED DURINGIGHDReD DUFtfNGFtEDQUFtEfcDOin模式4下，相机的线扫描速

16、度由外触发信号的频率决定，曝光时间与外触发信号的脉宽相同。模式5下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，曝光时间由 SYNC信号配合PRIN信号联合控制。EXSYNCPRIHLINE PERIODLfKE PERIODLINE PEEUODExposurt Tiwr'A-itinsExpo印就 TiwrREADOU模式6下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，曝光时间固定，用户可以自己设置曝光时间的大小，但时间不能超过1/线速度，否则图像会出现异常。4.3 通过CamExpert设置采集卡的输入输出配合相机的外触发方式。相机要工作在外触发模式下，必须提供外部触发信号，而且信号相

17、对比较复杂。用户可以自己做电路来控制信号输入，但比较复杂，而且还要另外从CameraLink标准线引出管脚输入信号。一般我们采用图像采集卡输出信号的工作方式，这样采集卡的设置就分为两部分，一部分是输出信号设置，另外一部分是对外部输入触发信号的设置。一、输出设置输出需要在“相机配置区域”的“ Advanced Control ”控制栏里设置:Cantrol ParametersxF ur metwVklu*Li ike Syrtc SourceLine Tri gger,Internal Line Trisger Frequency (in Kz)Cant era Ling Trigger Fr

18、e(iuencjr NIld. (iiL .If oneInternal Line Ti-i g5erEteriLal 工in岂 TriShaft Encoder inpuiCamera Line Trigger Frequency Nlax (in.i trnuibLine Sync Source :行同步源。Free-run 时为 None。 Internal Line Trigger 表示采集卡按照固定的频率发出行信号，频率可以在下面的 Internal Line TriggerFrequency (in HZ)'栏里设置。 External Line Trigger 表示采集卡

19、接收外部触发信号，然后向相机发出行信号，一般外触发信号为 TTL电平 信号时选用此选项。Shaft Endoder input表示采集卡接收到编码器信号，然后向相机发出行信号。Camera Line Trigger Frequency Min ( Max):分别表示 CameraExpert 里设置频率数的最小最低值，当设置的数值超出范围时，程序会报警。C am&r a Control metKod selec tedIT one |LiMethod Setting涧口 mi 二可Li口餐 TriggerLine lute gratx otiLiTrigger Method Setti

20、ngCamera Control method selected ：用来选择上面提到的输出信号的类型。包括Line Trigger、Line Integration （积分）两种。其中每一种方式可以选择设置信号脉冲 的具体参数。（注：当 Line Integration Method Setting 或 Line Trigger Method Setting 有具体设置时，才会有 Line Trigger > Line Integration 选项，否则为None）Line Integration Method Setting :点击后弹出对话框如下，共有四种脉冲输出方式，根据需要选择合

21、适的信号脉冲输出。一般需要输出两个脉冲信号，比较复杂的触发方 式会选择这种方法。Line Trigger Method Setting :点击后弹出下面的对话框。Lu* Trict?f Iwd 14Hlak只有一种脉冲信号输出方式，适用于比较简单的触发方式。通过时序图可以看出，当采集卡接收到一个外触发信号（external trigger）时，或者按照上面提到的Internal trigger设置的频率发出触发信号时，会产生一个Pulse。，其中PulseO的脉宽，极性，延时可以手动设置。CC1CC4：有下面一些选项CC1Not;CC2Net VsedHighLowPills e #DPuls

22、e #1CC3ccqTDI Li亳写£5 Dirtcti &nCC （Camera Control）定义为采集卡控制相机的端口。Camera Link接口中总共有四个端口控制相机。CC可以定义为 High （一直为高电平），Low （一直为低电平），Pulse #0（即在 Camera control method 选项中选择的 Pulse 输出信号）,Pulse #1 （同 Pluse # 0,用于需要输出两个脉冲的情况），TDI Linescan Direction （用于TDI线扫描相机的扫描方向控 制）。二、输入需要在“相机配置区域”的“ External Trigg

23、er”控制栏里设置:External TriggerEnableExtern Trigger DetectionFOling Edg二Ek ternaJ. Tri ggtr LtvelActive LowActive Ki廿iE*terRal Tri gg：er Miziivnun Duration (in iis)Rising EdeF al_l i ng E 此色Dual-Input Trigger Rising EdgeDu-Input Triggtr Fdllixig EdgeFr smt Count per Ext ernal Tri gg-srfi 芹 nr-iiR.y F A v

24、a UmnExternal Trigger ：有Enable, Disable两个选项，控制是否有信号输入External Trigger Detection :用来设置采集卡检测信号的格式，主要有 Active Low （输入Ext ernal Tr i gger Winiriium Dur at ion (in us)RS-422TTL信号为低电平时，采集卡接收到信号），Active High （输入信号为高电平时，采集卡接收到信号），Rising Edge （输入信号从低电平变为高电平时，上升沿，采集卡接收到一个信号），Falling Edge （输入信号由高电平变为低电平时，下降沿，采

25、集卡接收到一个信号）。Dual -Input Trigger Rising Edge 与 DualInput Trigger Falling Edge 分别对应双输入的上升沿、下 降沿触发。External Trigger Level：输入信号类型，分为 RS 422 （差分信号），TTL电平（输入 高电平=2.0V,输入低电平=0.8V）External Trigger Minimum Duration ：可以设置最小有效的脉冲宽度，以us为单位。当输入脉宽小于设定数值时， 采集卡会忽略该脉冲。 该选项可以滤掉一些干扰脉冲， 在一定程 度上起到整形滤波的作用。Frajnie Coimt pe

26、ir External Tri ggeiShift Encoder0Shaft Encoder Edge Multiplier1Ext er nil Lin生 Tri ggsr SourceAulonati c |AutomaticFrom ShaftInputAFrom ShaftEncoderInputBShtftEncoderInputAsdl BFrame Count per External Trigger :采集卡每接收到一个输入信号，采集图像的帧数，该 选项用于面阵相机。接线阵相机时无效。Shaft Encoder Edge Multiplier :倍频，每检测到一个信号沿，可以

27、放大，相当于接收到 多个，进行多次触发。External Line Trigger Source： Automatic （采集卡自动检测编码器信号），From ShaftEncoder Input A （通过编码器输入一个 A 信号），From Shaft Encoder Input B （通过编 码器输入一个 B信号），From Shaft Encoder Input A and B （同时输入 A , B两个信号）Shaft Encoder Edge Drop ：编码器的A、B信号频率相同，但相位上有差异。采集卡接编码器信号时，系统为沿触发，即上升沿与下降沿都会触发。这样每个脉冲会产生两个

28、触发。所以需要设置Edge Drop。如下图所示，为编码器配合相机工作方式5的时序图（曝光时间，线速度与设置及编码器信号有关，每个系统不同）。当同时接入 A、B,需要丢掉3个沿信号，当只接入一个信号时，需要丢掉1个沿信号。PtllSB #0 'PRIN'Rjlse#lEXSYNCShaft Encoder Phs* 4Shaft Encmfer Phase E线速度 汨口 us12D pixels Sus曝光时间 2DG US3口 pixels > 2us_2f三、每种触发方式设置(1) 触发模式3、6,两种触发方式基本相同，差别在于 6为固定曝光时间，3的曝 光时间随采

29、集频率变化。通过超级终端设置相机工作方式按照4.1的介绍连接硬件设备，其中行触发信号通过DB25的8、21脚(ShaftEncoder A)或 9、22 脚(Shaft Encoder B)连接。Line Sync Source 设置为 External Line Trigger (TTL 触发源)或 Shaft Encoder Input (编码器输入)。根据时序图可以看出，这两种触发需要输入由高到低的一个电平信号进行触发，所以 Line Trigger Method Setting 选择 Method1 , Pulse极性为 Low,电平延时一般设置 1020us,触发延时可以根据需要设置

30、。同时 Camera Controlmethod Selected 选择 Line Trigger采集卡传输给相机的Pulse信号通过CC1输出，所以把 CC1设置为Pulse。如果有帧信号或接面阵相机时，又External Trigger进行设置。把External Trigger设置为Enable,其他参数如帧信号极性，最小脉宽等按照实际应用进行设置 External Line Trigger Source 可以设置为自动,或者根据接入信号的情况选择 A , B或者AB。如Line Sync Source设置为编码器信号，还需要对Shaft Encoder信号进行设置。 倍频根据需要设置。

31、如单独接入 A或B, Shaft Encoder Edge Drop设置为1, 如果同时接入 AB, Shaft Encoder Edge Drop设置为3。(2) 模式4,由脉宽控制曝光时间。一般线扫描相机很少直接用外部脉宽来控制曝光时间。可以由采集卡发出脉冲，并设置脉冲宽度来控制相机曝光。在这种曝光方式下，我们可以看到，相机需要一个高电平脉冲触发工作，所以在该模式下工作时，注意把脉冲的极性改为高电平。按照4.1的介绍连接硬件设备，其中行触发信号通过DB25的8、21脚(ShaftEncoder A)或 9、22 脚(Shaft Encoder B)连接。Line Sync Source 设

32、置为 External Line Trigger (TTL 触发源)或 Shaft Encoder Input (编码器输入)。Line Integration Method Setting 选择 Method3 , Pulse 极性为 High,曝光时间可 以手动设置，触发延时可以根据需要设置。如下图所示。同时 Camera Control method Selected 选择 Line Integration 。采集卡传输给相机的Pulse# 1信号通过CC1输出，所以把CC1设置为PulseK如果有帧信号或接面阵相机时，又External Trigger进行设置。把External Tr

33、igger设置为Enable,其他参数如帧信号极性，最小脉宽等按照实际应用进行设置 External Line Trigger Source可以设置为自动,或者根据接入信号的情况选择A , B或者AB。如Line Sync Source设置为编码器信号，还需要对Shaft Encoder信号进行设置。 倍频根据需要设置。如单独接入 A或B, Shaft Encoder Edge Drop设置为1, 如果同时接入 AB, Shaft Encoder Edge Drop设置为3。面扫描相机有外部触发脉宽直接控制相机曝光的方式，这种方式下，外触发信号通过采集卡直接输出给相机，采集卡起滤波整形作用，不

34、改变波形。如下图所示(3) 模式5,这种触发方式需要同时给相机输入两个脉冲，相互配合来控制相机的采集频率及曝光时间。我们看时序图，当 PRIN信号上升沿时相机开始曝光，Exync信号下降沿曝光结束。而采集卡 Integration Method 1刚好可以对应这样的脉冲输出方式。 其中Pulse #0对应PRIN信号，Pulse # 1对应Exync信号。按照4.1的介绍连接硬件设备，其中行触发信号通过DB25的8、21脚(ShaftEncoder A)或 9、22 脚(Shaft Encoder B)连接。Line Sync Source 设置为 External Line Trigger

35、(TTL 触发源)或 Shaft EncoderInput (编码器输入)。Line Integration Method Setting 选择 Method1 ,设置按照上图所示。 同时 CameraControl method Selected 选择 Line Integration 。采集卡传输给相机的Pulse 1 Exync 信号通过 CC1 输出，所以把CC1 设置为Pulse1。 Pulse 0 PRIN 信号通过 CC2 输出，把 CC2 设置为 Pulse0。如果有帧信号或接面阵相机时， 对 External Trigger 进行设置。 把 External Trigger设

36、置为Enable,其他参数如帧信号极性，最小脉宽等按照实际应用进行设置External Line Trigger Source 可以设置为自动，或者根据接入信号的情况选择A ， B 或者 AB 。如 Line Sync Source 设置为编码器信号， 还需要对 Shaft Encoder 信号进行设置。倍频根据需要设置。如单独接入 A 或 B， Shaft Encoder Edge Drop 设置为 1 ，如果同时接入 AB ， Shaft Encoder Edge Drop 设置为 3 。5：使用固定或可变图像长度线扫描系统的纵向分辨率一般是可以调整的。采用 Dalsa 的 X64 系列采

37、集卡，纵向分辨率可以手动设置，设置完成后， buffer 的大小会固定。对于面阵相机的帧信号很好理解，即每触发一下， 输出一帧图像。 但线扫描呢？我们提到了行同步信号，帧信号如何理解呢？使用 Dalsa 的采集卡时， 固定了纵向分辨率， buffer 大小固定， 这样当 buffer充满时，即返回一帧图像，如果需要下一帧图像，需要等待下一个帧信号。这样会有一个问题， 如果 buffer 没有存满， 编码器没有触发信号输出了， 但是我需要图像返回， 否则只有等待编码器再次发出信号， 本来属于下一帧图像的数据存到当前帧里，导致图像错乱。针对这种情况， Dalsa 对采集卡的工作方式进行了扩展。一、固定图像长度这种情况下， X64 采集卡接收到外触发帧信号（ 6、 19 或 7、 20）后，开始往内存里存储数据。采集速度与行同步信号一致。当内存存满以后， 系统暂停采集，等待 下一个帧触发信号，再重新采集一帧新的图像。Ewt