机器视觉工业相机如何解决帧丢失问题

导语：工业摄像头的丢帧现象之所以会发生，其实就是资料通道的堵塞，无法技术处理，所以新的图像采集进来时，前一张图像可能会被迫丢弃，或者是新的图像被迫丢弃。01丢帧表现01工业相机预览模式下，无法以满帧的速度传输图像02触发拍照模式下，相机传输图像数量少于触发次数(触发频率应小于帧率)03图像处理软件处理的图像数量小于预期02丢帧可能存在的原因工业相机丢帧问题是工业相机常出现的问题，其原因与相机的传输接口没有太大的关系，主要在于工业相机硬件和设计不良的驱动程序有关，这种情况对于机器视觉检测来说，具有很不确定性的效果影响。相机丢帧3个主要原因解释：1.工业相机自身硬件设计工业相机将图像从光学信号转变成有序的电信号，其中图像传感器传送图像到相机上的usb芯片，USB再传送给电脑端，如果某一时段电脑端系统繁忙，没有及时接收到图像，而后续的图像又传送过来，导致未接收到的那部分图像丢失。2.工业视觉软件应用程序部分视觉软件包括硬件驱动程序和图像处理，为图像计算所分配的内存空间，有无缓冲的机制，可以加大图像的缓存来加大缓冲的时间，另外多线程的设计好坏也会影响到处理速度。让程序运算有足够的空间来处理，在运作情况下，CPU的整体处理速度比图像进来的速度慢，如果缓存不够，接收的效率太低，工业相机又没有足够的缓存，就会构成丢帧的现象。但这是系统掉资料，不是工业相机丢帧。在这种情况不管是用1394接口的工业相机，还是USB接口，又或者是GigE接口，任何接口的工业相机都会得到相同效果。3.硬件PC系统部分PC部分主要依赖于硬件驱动程序，重要的是驱动程序的功率以及系统有多少内核方式下的线程在分割CPU的时间，接收的功率不佳，工业相机没有比较好的缓冲记忆，往往会引起丢帧现象。硬件原因导致的丢帧，可能是因为数据带宽不足引起的，比如扩展网卡或者USB3.0卡都可能造成问题。相机网线达不到传输速率要求;PCIe插槽有问题，达不到标准速率（比如有的PCIe插槽可能是从主PCIe插槽扩展出来的，与主PCIe插槽共用一个PCIe插槽的带宽）;又或者相机满帧采像的数据传输速率超过单个网口/USB3.0口的传输速度;网卡/USB3.0卡所有通道满负荷工作超过对应PCIe插槽的数据传输速率。03

如何解决帧丢失问题为了解决这个问题，设计者需要精确地设计驱动和工业相机硬件数据传输的每个部分，有三个地方阻止图像数据：1.工业相机的一部分图像传感器将图像传输到相机上的USB芯片，将USB传输到PC，如果PC系统忙于处理接收到的图像，并且图像传感器继续传输新的图像数据，则工业相机必须有足够的存储器缓冲区，反之亦然。2.可视化软件程序部分该可视化软件具有用于等待所计算的图像空间的缓冲机制，以便增加图像的缓冲以获得缓冲时间，从而可以处理程序的操作，但是如果操作稳定，则CPU的整体处理速度更快。在机器视觉系统中，工业相机的帧率往往很大，且工业相机自带缓存也有限，主要为调度系统起到暂时繁忙处理的辅助功能。机器视觉软件的速度比工业相机图像进来的速度还慢，时间长了就会导致软件缓存的饱和溢出丢失，所以不管是usb接口和gige接口等，都会出现丢帧现象，所以，优化机器视觉软件的处理速度也是非常重要的。3.硬件PC系统部分这部分偏向PC硬件驱动程序，与可视化软件程序无关。PC机接收的关键是驱动程序的效率，在内核模式下有多少线程处于CPU时间，接收效率不高，工业相机没有足够的缓冲存储器会导致帧丢失。工业相机具有非常快的帧速率，事实上，只要有足够的容量来调整系统的“临时”忙碌，工业相机缓存就不会像PC程序那样扩大规模。USB工业相机将丢弃帧，只有一种情况，机器视觉软件比工业相机图像慢，软件缓存已满，无法存储新图像。但这是系统数据，而不是工业相机掉数据。在这种情况下，不管使用1394