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1、GigE Vision 协议及其产品在视觉领域中的应用,本期演讲主题内容,1 千兆网产品技术背景,Gigabit Ethernet(GigE)GigE 接口是工业应用所新开发的一种图像接口技术，以Gigabit Ethernet 协议为标准，主要用做高速的图像传输，远距离图像传输及降低远距离传输时电缆线的成本。可通过一台控制单元对多台相机进行图像采集。,1 千兆网产品技术背景,以太网,全球标准在全球网络连接中占97%独立全双工连接 连接之间无带宽共享，这不是第一流的链路通过电缆或者光纤实现双向连续数据传输较高的可扩展性 10/100 Mb/s,1 Gb/s(GigE),10 Gb/s(10Gi
2、gE)高级的QoS特性适合对延时要求较高的传输（语音，视频）核心协议可以扩展来支持高性能应用高可靠性错误控制和包重发能力支持无线传输802.11标准接口,1 千兆网产品技术背景,IP传输协议,TCP(Transmission Control Protocol)验证所有传输 确保数据包接收传输效率低下UDP(User Datagram Protocol)传输效率很高不保证数据包的正确接收 RTP(Real-Time Protocol)为低速多媒体流设计不保证数据包的正确接收,1 千兆网产品技术背景,千兆网GigE VS 其他标准,1 千兆网产品技术背景,工业摄像机接口类型,2 GigE Visi
3、on（GEV）简介,GEV 千兆网视觉标准:产生背景,GigE Vision是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准。在工业机器视觉产品的应用中，GigE Vision允许用户在很长距离上用廉价的标准线缆进行快速图像传输。它还能在不同厂商的软、硬件之间轻松实现互操作。自动化成像协会（The Automated Imaging Association，AIA）对该标准的持续发展和执行实施监督。GigE Vision由一支50家公司组成的团队共同开发。这些公司包括有：Adimec、Atmel、Basler AG、CyberOptics、DALSA、JAI A/S、JAI PULNiX、Mat
4、rox、National Instruments、Photonfocus、Pleora Technologies和Stemmer Imaging。GigE Vision基于千兆以太网标准，使用标准的以太网类线缆，它试图统一目前针对机器视觉产品中工业相机的协议，并允许第三方组织开发兼容的软、硬件。,2 GigE Vision（GEV）简介,GEV 千兆网视觉标准:产生背景,GigE Vision与标准千兆以太网相机，在硬件架构上基本完全一样（对网卡的要求有微小区别），只是在底层的驱动软件上有所区别。他主要解决标准千兆网的两个问题 标准千兆网的两个问题1.数据包小而倒是的传输效率低。标准千兆网的数
5、据包为1440字节，而GigE Vision 采用所谓的“Jumbo packet”,其最大数据包可达16224字节。2.CPU占用率过高。标准千兆网采用TCP/IP协议，在部分使用DMA控制以提高传输效率的情况下，可做到82MB/s时CPU占用率15%。GigE Vision 驱动采用的是UPD/IP协议，采用完全的DMA控制，大大降低了CPU的占用率，在同等配置情况下可做到108MB/s时CPU占用率为2%。,2 GigE Vision（GEV）简介,GEV 千兆网视觉标准:目的和优势,目的：定义开放，标准的千兆网传输平台使整个视觉工业获益不倾向某个公司的技术支持不通的参数设置和性能级别提
6、供革新和产品分化空间 优势1：实现不同厂家的硬件，软件的同一性减少不通应用的开发成本不再是创新经费的吸血鬼优势2：打开新的应用市场调节标准技术使视觉系统的实现，使用和维护更便宜，更容易 优势3：为摄像头厂商提供更多的附加值随着客户的扩张保证厂商的收入 优势4：可以更快的进入市场,2 GigE Vision（GEV）简介,GEV 千兆网视觉标准:技术内容,千兆网视觉标准GigE Vision包含下面四种技术内容:The GigE Vision Control Protocol(GVCP)，运行在UDP IPv4协议上.定义了如何控制和配置如摄像头等兼容设备，定义流通道，并且提供摄像头发送图像，传
7、输数据到计算机的机制。The GigE Vision Stream Protocol(GVSP)，定义数据类型并且详细描述图像如何通过千兆网传输。The GigE Device Discovery Mechanism（GDDM），定义摄像头或者其他兼容设备如何获取IP地址。基于GenICam标准的XML描述文件，提供等效于计算机可以读取的数据表文件，实现摄像头控制和图像流获取。,2 GigE Vision（GEV）简介,GEV 千兆网视觉标准:技术内容,2 GigE Vision（GEV）简介,GEV 千兆网视觉标准:优势特点概览,千兆网视觉标准GigE Vision包含下面优势特点:带宽可达
8、到1000Mbps，图像可以无损失实时传输。在图像无损失的情况下，最远可传输100米,传输效率高。标准的网络连接器，电缆线成本低。带宽易于升级，包括10M,100M,1000M，10000M 等，在工业的机器视觉中将被广泛应用。通信控制方便、软硬件互换性强、可靠性高 GigE Vision标准委员会的主要成员都是国际知名的图像系统软硬件提供商,3 GEV相关产品与应用,GEV千兆网摄像机的应用优点1、可以到达你所想要的距离由于Cameralink和LVDS等摄像头与PC机之间的连接是点对点连接、传输距离短（无中继 10-20米）、价格昂贵等劣势，因此用于产品检测、质量控制等工业领域的图像处理系
9、统就会有局限性。千兆网摄像机可通过100米标准的5类局域网电缆与PC机连接起来。通过光纤连接器，信号能够传递更远。具有稳定、低隐患、高可靠性等优势。如加一个很便宜的千兆网交换机，信号能够传递更远。2、不需要图像采集卡 通常每一个摄像头都需要要有一个独立的PC机和图像采集卡，这样增加了维护成本和系统的不稳定性。千兆网摄像机只需要有千兆网卡就可工作，目前PC主板都已自带千兆网卡。,3 GEV相关产品与应用,GEV千兆网摄像机的应用优点3、多种千兆网联接方式 单个摄像机和单个PC机之间的连接 单个摄像机和多个PC机之间的连接多个摄像机和单个PC机之间的连接,One-to-One,One-to-Man
10、y,3 GEV相关产品与应用,千兆网摄像机的应用优点,Many-to-One,3 GEV相关产品与应用,千兆网摄像机的应用优点,Many-to-Many,3 GEV相关产品与应用,千兆网的应用优势,远距离无中继情况下可达100m，使用交换机或者光纤可达更远低成本标准以太网设备 在工业费用预算内 维护费用 PC机移入计算机房 较低的PC管理费用 办公级，配件需求少带宽高1Gb/s，108MB/s图像数据传输 适合当前90%的视觉应用超高的网络灵活性对于不通应用，摄像头到PC的连接和处理方法可以随意剪裁较低复杂度工业标准PC和以太网网络设备,3 GEV相关产品与应用,GEV千兆网相机在机器视觉中的
11、应用,千兆网摄像机支持触发采集或异步复位采集，使其能够及时采集到所需图像支持多个设备间的控制信号接连，可以实现多个设备同时工作标准的千兆网设备，便于安装、便于操作的优点连接简单，只需超5类局域网电缆就可以远距离传输，可以将PC机从现场移开。这样PC机就可以不放置在危险、恶略的环境中；增加了系统可靠性，降低了系统的维修成本,3 GEV相关产品与应用,GEV千兆网相机在机器视觉中的应用,3 GEV相关产品与应用,GEV千兆网相机在医疗领域中的应用,具有传输距离远的优点，可以使操作人员远离辐射源（如：X光机、CT机等）通过千兆网交换机，可以将单个摄像机的图像同步实时传递到一台或多台PC机上显示，可以
12、多个人员同时查看相同图像先进的网络传输协议确保能更加稳定的传输摄像机图像，使得能够满足医疗设备安装对稳定性和性能的苛刻要求。,3 GEV相关产品与应用,GEV千兆网相机在医疗领域中的应用,4 GEV与GenICam,GenICam背景,如今的视觉领域相机包含了很多的功能，而不仅仅是采集图像。对于机器视觉相机来说，处理图像并把结果附加到图像数据流上，控制附加的硬件，代替应用程序作实时的处理等都是很平常的事情。这也导致了相机的编程接口变得越来越复杂。GenICam的目标是为所有类型的相机提供一个统一的编程接口。无论相机使用的是哪种传输协议或者实现了哪些功能，编程接口（API）都是一样的,4 GEV
13、与GenICam,GenICam背景,欧洲机械视觉协会（EMVA）颁布了GenICam标准，它是与GigEVision很接近的。通过EMVA，GenICam的目标是为各种各样的相机提供通用的编程接口。GenICam标准有许多个模块组成。GenApi模块配置相机，它应该与其他任何接口技术GigEVision，Camera Link，1394 DCAM等等，和采用的特性一样才行。尽管GenICam标准不是专门针对使用千兆以太网，但是任何GigEVision设备必须提供一个XML设备描述文件，他可以与GenApi模块的句法一起编译。GenICam的特征模板包括针对共同特性而推荐的名称和类型。传输层获
14、取图像。之后，DataStream模块翻译可能附加到图像的额外数据。GenICam标准的第一个版本仅仅包括GenApi模板，其他的将会加入进来。以简单的方式，相机将能“告诉”处理器，它有哪些板载功能，这些功能怎么样被控制，而不需要学习文档。,4 GEV与GenICam,GenICam组成,GenApi XML描述文件，用于设置相机的应用程序开发接口（API）SFNC(The GenICam Standard Features Naming Convention)标准名称转换规则;GenTL 通用传输层接口，获取图像用的传输层（Transport Layer）协议 CLProtocol 定制转换接口.,4 GEV与GenICam,GenICam应用,4 GEV与GenICam,GenICam应用,4 GEV与GenICam,GenICam应用,5 Question and Answer,谢 谢 大 家！Good Luck&Have Fun!,
