讓 10GigE 機器視覺變得可靠且經(jīng)濟實惠 - 包括多攝像頭設(shè)置

作者：時間：2022-01-14 來源：電子產(chǎn)品世界

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本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202201/430931.htm

概述

快速檢測線、半導(dǎo)體工廠、智能交通系統(tǒng)、運動分析和容積捕捉等多種視覺系統(tǒng)應(yīng)用場景都需要高分辨率、高 FPS 和高數(shù)據(jù)傳輸率來達到更好的結(jié)果。對于希望利用幀率更快和分辨率更高的機器視覺攝像頭來改進輸出的視覺系統(tǒng)工程師來說，從 1GigE 升級到 10GigE 是顯而易見的選擇。然而，根據(jù) AIA（自動成像協(xié)會）的研究，其采用相當緩慢。考慮到這種升級帶來的三個技術(shù)挑戰(zhàn)：可靠性（丟包）、高 CPU 使用率和高延遲，這一點可以理解。本文介紹了 Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案如何解決這些挑戰(zhàn)。

更新 1：完美的性能

雖然 10GigE Vision 的帶寬比 GigE Vision 協(xié)議高 10 倍，但 10GigE 主機適配器性能卻并未相應(yīng)提高。從攝像頭向主機的數(shù)據(jù)傳輸通常會導(dǎo)致 CPU 過載，造成應(yīng)用程序緩沖區(qū)溢出，以及對于要求苛刻的應(yīng)用程序而言不可接受的丟包水平。

通過利用主機適配器直接在卡上處理數(shù)據(jù)包接收和圖像重建，CPU 就不再需要管理這些任務(wù)。Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案專為應(yīng)對此類情況而設(shè)計。如我們下方的測試結(jié)果所示，系統(tǒng)可靠性可大幅提高，從而顯著減少丟包，進而減少丟幀。

該捆綁解決方案可與我們?nèi)碌亩ㄖ?SDK 驅(qū)動程序無縫結(jié)合，專門用于處理 Myricom 卡提供的數(shù)據(jù)。通過這種組合，可以完美、可靠地將圖像數(shù)據(jù)從攝像頭傳輸?shù)街鳈C PC 上。檢測結(jié)果見下方附錄：可靠性和 CPU 使用率測試。

Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案的高性價比使其成為顯而易見的選擇；與分別購買硬件再集成相比，這是一種經(jīng)濟實惠且高度可靠的設(shè)置。

更新 2：CPU 使用率可管理

理論上，CPU 最高可以用一個內(nèi)核的 100% 來處理從 10GigE 接入的輸入數(shù)據(jù)，并且在運行多個應(yīng)用程序/攝像頭時可以使用多個內(nèi)核。通過使用 Myricom 卡來管理數(shù)據(jù)包接收和圖像重建，每個應(yīng)用程序的 CPU 使用率可以低至 1%，從而可以將更多的 CPU 周期用于圖像處理。檢測結(jié)果見下方附錄：可靠性和 CPU 使用率測試

更新 3：延遲縮短

10GigE Vision 的幀延遲不是確定的；這意味著幀的到達可能伴隨顯著的時基抖動。在某些情況下，特別是對于交換機，不僅存在丟包，有時幀的接收會出現(xiàn)逆序現(xiàn)象。Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案通過及時通知幀完成以縮短延遲，以及減少時基抖動來解決這個問題。

附錄：可靠性和 CPU 使用率測試

測試 1：高帶寬 7 天串流

使用通過 Teledyne FLIR Spinnaker API 創(chuàng)建的定制控制臺應(yīng)用程序，設(shè)置由 890 萬像素 Teledyne FLIR Oryx 攝像頭來連續(xù)捕捉圖像，并跟蹤任何不完整的圖像，無額外的處理或第三方資源密集型程序同時運行。

測試結(jié)果：采集約 4000 萬幀圖像；檢測到 0 幀不完整/丟失的圖像。

注：在整個 7 天的測試期間檢查了 CPU 使用率，發(fā)現(xiàn)始終保持在 1%。在停用新的 Myricom 驅(qū)動程序，僅依靠 FLIR 標準濾波器驅(qū)動器的情況下，專門用于應(yīng)用程序的 CPU 核心的 CPU 使用率保持在大約 100% 的水平。

測試 2：雙攝像頭串流

該測試包括在同一定制控制臺應(yīng)用程序中運行的兩臺 Oryx 攝像頭（ORX-10G-123S6M 和 ORX-10G-89S6C），每臺攝像頭的帶寬為 6.7 Gb/s，連續(xù)運行 24 小時。

測試結(jié)果：每個攝像頭采集約 600 萬幀圖像；檢測到 0 幀不完整/丟失的圖像

測試 3：24 小時 CPU 壓力測試

該測試包括一臺 Oryx 攝像頭（ORX-10G-123S6M），其設(shè)置與測試 1 相同。

使用了與測試 1 相同的控制臺應(yīng)用程序，但這次同時使用了另一個應(yīng)用程序；該定制應(yīng)用程序旨在模擬高工作負荷，CPU 的總使用率約為 90%（所有八個內(nèi)核）。

測試結(jié)果：采集約 600 萬幀圖像；檢測到 0 幀不完整/丟失的圖像