機器視覺工業相機如何解決幀丟失問題

工業業攝像頭的丟幀現象之所以會發生，其實就是資料通道的堵塞，無法技術處理，所以新的圖像采集進來時，前一張圖像可能會被迫丟棄，或者是新的圖像被迫丟棄。

　　01、丟幀表現

　　1、工業相機預覽模式下，無法以滿幀的速度傳輸圖像

　　2、觸發拍照模式下，相機傳輸圖像數量少于觸發次數(觸發頻率應小于幀率)

　　3、圖像處理軟件處理的圖像數量小于預期

　　02、丟幀可能存在的原因

　　工業相機丟幀問題是工業相機常出現的問題，其原因與相機的傳輸接口沒有太大的關系，主要在于工業相機硬件和設計不良的驅動程序有關，這種情況對于機器視覺檢測來說，具有很不確定性的效果影響。

　　相機丟幀3個主要原因解釋：

　　1. 工業相機自身硬件設計

　　工業相機將圖像從光學信號轉變成有序的電信號，其中圖像傳感器傳送圖像到相機上的usb芯片，USB再傳送給電腦端，如果某一時段電腦端系統繁忙，沒有及時接收到圖像，而后續的圖像又傳送過來，導致未接收到的那部分圖像丟失。

　　2. 工業視覺軟件應用程序部分

　　視覺軟件包括硬件驅動程序和圖像處理，為圖像計算所分配的內存空間，有無緩沖的機制，可以加大圖像的緩存來加大緩沖的時間，另外多線程的設計好壞也會影響到處理速度。

　　讓程序運算有足夠的空間來處理，在運作情況下，CPU的整體處理速度比圖像進來的速度慢，如果緩存不夠，接收的效率太低，工業相機又沒有足夠的緩存，就會構成丟幀的現象。

　　但這是系統掉資料，不是工業相機丟幀。在這種情況不管是用1394接口的工業相機，還是USB接口，又或者是GigE接口，任何接口的工業相機都會得到相同效果。

　　3. 硬件PC系統部分

　　PC部分主要依賴于硬件驅動程序，重要的是驅動程序的功率以及系統有多少內核方式下的線程在分割CPU的時間，接收的功率不佳，工業相機沒有比較好的緩沖記憶，往往會引起丟幀現象。

　　硬件原因導致的丟幀，可能是因為數據帶寬不足引起的，比如擴展網卡或者USB3.0卡都可能造成問題。

　　相機網線達不到傳輸速率要求;

　　PCIe插槽有問題，達不到標準速率。比如有的PCIe插槽可能是從主PCIe插槽擴展出來的，與主PCIe插槽共用一個PCIe插槽的帶寬;

　　又或者相機滿幀采像的數據傳輸速率超過單個網口/USB3.0口的傳輸速度;

　　網卡/USB3.0卡所有通道滿負荷工作超過對應PCIe插槽的數據傳輸速率。

　　03、如何解決幀丟失問題

　　為了解決這個問題，設計者需要精確地設計驅動和工業相機硬件數據傳輸的每個部分，有三個地方阻止圖像數據：

　　1. 工業相機的一部分

　　圖像傳感器將圖像傳輸到相機上的USB芯片，將USB傳輸到PC，如果PC系統忙于處理接收到的圖像，并且圖像傳感器繼續傳輸新的圖像數據，則工業相機必須有足夠的存儲器緩沖區，反之亦然。

　　2. 可視化軟件程序部分

　　該可視化軟件具有用于等待所計算的圖像空間的緩沖機制，以便增加圖像的緩沖以獲得緩沖時間，從而可以處理程序的操作，但是如果操作穩定，則CPU的整體處理速度更快。

　　在機器視覺系統中，工業相機的幀率往往很大，且工業相機自帶緩存也有限，主要為調度系統起到暫時繁忙處理的輔助功能。

　　機器視覺軟件的速度比工業相機圖像進來的速度還慢，時間長了就會導致軟件緩存的飽和溢出丟失，所以不管是usb接口和gige接口等，都會出現丟幀現象，所以，優化機器視覺軟件的處理速度也是非常重要的。

　　3. 硬件PC系統部分

　　這部分偏向PC硬件驅動程序，與可視化軟件程序無關。

　　PC機接收的關鍵是驅動程序的效率，在內核模式下有多少線程處于CPU時間，接收效率不高，工業相機沒有足夠的緩沖存儲器會導致幀丟失。

　　工業相機具有非常快的幀速率，事實上，只要有足夠的容量來調整系統的“臨時”忙碌，工業相機緩存就不會像PC程序那樣擴大規模。USB工業相機將丟棄幀，只有一種情況，機器視覺軟件比工業相機圖像慢，軟件緩存已滿，無法存儲新圖像。

　　但這是系統數據，而不是工業相機掉數據。在這種情況下，不管使用1394接口、USB接口或GigE接口的工業相機，任何接口的工業相機都將得到相同的結果。

　　因此，在購買工業相機時，必須詳細檢查其參數，并選擇項目的實際要求，以避免發生掉幀事件。