Auswahlkriterien von Kameramodellen bei der Anwendung in eingebetteten Bildverarbeitungssystemen

Auswahlkriterien von Kameramodellen bei der Anwendung in eingebetteten Bildverarbeitungssystemen

Willkommen zu einem weiteren Blog in der Bildverarbeitungssystem-Blogreihe von ClearView Imaging. Dieser Beitrag wird weiter auf die Eigenschaften eines eingebetteten Vision-Systems eingehen, diesmal wird der Schwerpunkt auf die Auswahlparameter für die Kamera bei einem solchen System gelegt. Dieser Blogbeitrag soll dem Leser bei dem Systemaufbau mit einem eingebetteten Vision-Systems helfen, andererseits freuen wir uns auch über Neugierige Interessanten, die Ihren Wissenshunger stillen wollen.

Eingebettete Vision-Systeme bilden das Herzstück vieler Anwendungen der Bildverarbeitung u. A. in der Automatisierungstechnik, der Medizintechnik, der naturwissenschaftlichen Systeme und der Automobilindustrie. Wir danken Ihnen im Voraus für Ihre Zeit und freuen uns von Ihnen zuhören.

MIPI CSI-2 Cameras

Viele Systemintegratoren und OEMs verwenden die MIPI CSI-2-Kameras für ihre eingebetteten-Vision-Systeme. Diese haben den Vorteil das sie auf den ersten Blick günstiger sind als die GenICam-Varianten [1].

In der Abbildung ist die MIPI CSI-2 Kameravariante vorgestellt

Der Nachteil MIPI CSI-2 Kameras ist der erhebliche Programmieraufwand im Vergleich zu der GenICam Variante und mit diesem kann bei wenigem Programmieraufwand ein Bildverarbeitungsprogramm aufgebaut werden.

MIPI CSI-2 vs. GenICam

Der GenICam-Standard für Machine Vision-Schnittstellen umfasst GigE Vision, USB3 Vision, CoaXPress und Camera Link. Alle vier dieser Schnittstellen werden vom EMVA GenICam-Standard unterstützt und haben alle ihre Vor- und Nachteile, daher sollten diese Applikationsabhängig verwenden werden.

Insbesondere wird die USB3 Variante in einem eingebetteten Bildverarbeitungssystem wegen der zahlreichen Möglichkeiten auf der Benutzerseite bevorzugt.

FLIR Blackfly S USB 3

Der MIPI CSI-2 ist bei großen OEMs beliebt, da dieser bei niedrigen Preisen hohe Wirkleistungsanteile und geringe Stromwerte anbietet. Es gibt jedoch keinen Softwareseitigen Standard für die MIPI CSI-2 Varianten, daher ist das System nicht „Plug and Play“ sondern es erfordert eine aufwändige Softwareentwicklung. Außerdem werden bei dem Ersetzen oder Aktualisieren der eingebettete MIPI CSI-2-Kamera, alle Softwareschritte erneut durchgeführt. Dies kann bei stark vernetzten Systemen eine komplexe und aufwändige Aufgabe sein, wenn Sie eine Vielzahl von Geräten in einem System einsetzten.

In der Tabelle sind einige Faktoren, die Sie berücksichtigten, sollten bei der Auswahl Ihres Modells.

GenICam Software: „Plug and Play“

Bei GenICam-kompatiblen Kameramodellen ist die Softwareentwicklung benutzerfreundlicher, denn die Standardprotokolle geben dem System Rahmenbedingungen vor, die für eine einfacheren Entwicklung sorgt. Im Vergleichen verfügen die MIPI CSI-2 Modelle nicht über eine standardisierte Treibersoftware daher ist eine einfache Integration nicht möglich. Diese Eigenschaft wird im allgemeinem auch Plug-and-Play genannt. Die reibungslose Verbindung über den Schnittstellen der GenICam-kompatiblen Kameramodelle bedeutet das diese Plug-and-Play Produkte sind. Neben der reibungslosen Verbindung erlaubt die GenICam-Kompatibilität eine breite Fläche an Applikationsbereichen und ist daher für Hobby-Tüftlern als auch für Firmenprojekte geeignet.

Wir sind fest davon überzeugt das auch wenn die GenICam-Variante auf dem ersten Blick die teurere Variante ist, macht die einfache Integration des Protokolls diese Produkte zu der Preiseffektiveren Variante. Hierbei ist es wichtig zu verstehen das es eine Vielzahl von Produkten gibt, die das GenICam-Protokoll verwenden.

Gehäuseauswahl für eingebettete Kameramodelle

Wie in unserem vorherigen Beitrag erwähnt, gibt es einige Einschränkungen bei der Auswahl des Kameramodells für ein integriertes Bildverarbeitungssystem, insbesondere in Bezug auf das Gehäuse der Kamera.

Bei dem Aufbau der meisten räumlich größeren eingebetteten Bildverarbeitungssystemen, spielt die Kameragröße eher selten eine Rolle, sodass Sie mit jeder Kamera arbeiten können und die Auswahlkriterien nicht unbedingt die Gehäusegröße ist.

Mit anderen Worten, die Auswahl wird weitgehend von den technischen Bedingungen beeinflusst wie z. B. FPS, Farbe oder Mono, Megapixel-Auflösung usw. frei wählen, und die Kamera kann höchstwahrscheinlich gut in Ihr Gerät geschoben und im Gehäuse verriegelt werden.

Wenn Sie ein kompakteres System haben wie z. B. eine tragbare Smart-Kamera, müssen weitere Faktoren berücksichtigt werden. Wenn Ihr Bildverarbeitungssystem eine hohe Prozessorauslastung oder eine leistungsstarke Beleuchtung erfordert, muss bei der Projektplanung u. A. die Gehäusegröße berücksichtig werden. Dies könnte bedeuten, dass Sie sich für eine viel kompaktere Kamera entscheiden, wobei eine der kostengünstigsten Optionen ein Platinen-Variante (board-level) ist. Diese besteht aus einem Kamerasensor und einer Schnittstelle ohne Gehäuse.

Das Teledyne FLIR Level BlackFly S Board in Kombination mit dem NVIDIA Jetson TX2 ist eine beliebte Variante für eingebettete Bildverarbeitungssysteme.

Wir bedanken uns für Ihr Interesse an unserer Blogreihe. Im nächsten Beitrag dieser Reihe werden wir mehr über die integrierten Bildverarbeitungssysteme berichten und einen genaueren Blick auf die CPU-Eigenschaften werfen.

Embedded Vision Solutions from ClearView Imaging

Wir bei ClearView verfügen über umfassende Kenntnisse und Erfahrungen in der Bildverarbeitung, würden Sie daher gerne bei der Auswahl der für Ihr Projekt besten Lösung unterstützen.

Wir bieten eine breite Reihe von Produkten an und unsere Experten stehen Ihnen bei weiteren Fragen zu Verfügung.

[1] - https://www.emva.org/standards-technology/genicam/