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友思特方案
搭建红外桥梁：嵌入式视觉接口助力红外热像仪传输
前言导读 2024.9.10
为红外成像设备数据传输快速搭桥！友思特嵌入式视觉接口能帮助用户快速享有 GigE Vision 协议优势，是红外成像设备视觉接口集成、开发高性能相机的高效快捷方案。
引言
红外热像仪作为一种非接触式设备，能够检测红外能量（热量）并将其转变成可见光图像，而红外热像仪成像后的数据传输到本地进行处理，需要借助工业中常用的视觉协议进行数据的传输。而 GigE Vision 协议具有传输距离长（无中继时可达100 米）、传输效率高并可向上升级到万兆网、通信控制方便、软硬件互换性强、支持相机同步PTP(精确时间协议)、相机多路复用和多播等优点，是机器视觉图像领域的主要接口标准，被越来越多的商家采用。
如下图，友思特根据客户对传输性能，研发成本、集成难易程度等角度出发，提供嵌入式硬件板卡、高度灵活的 FPGA IP 核和纯软件三种GigE Vison 传输解决方案，无缝地将传感器数据从静态和动态FPGA 传输到旨在有效接收高带宽图像流的软件。
友思特 嵌入式视觉接口
嵌入式视觉接口板卡作为便于集成，性能稳定，性价比高的 GigE Vision 传输的硬件解决方案，为红外热像仪等成像设备提供了快捷的视觉接口集成，使用户快速享有 GigE Vision 协议的优势。
其中，嵌入式视觉接口由FPGA 图像处理板和GigE 物理接口板组成：
- FPGA 板用于与用户的图像处理板对接，将输出的图像数据通过FPGA 板上的pin 脚加载到板卡上；
- 通过GigE 接口板完成协议的打包和数据输出；
- 同时提供额外的GPIO 板卡，用于板卡触发或额外的用户设计功能。
集成接口的连接方式
利用嵌入式接口给红外相机集成GigE Vision/USB Vision接口，需要用户的前端的相机/传感器/电路板提供如图所示的信号给嵌入式接口的FPGA板，其中包括板卡供电电压，需要传输的像素总线设计，相机控制信号，以及外部IO触发和串口通讯接口。
而对于接入到FPGA板的像素总线信号，主要包括一下几部分：像素数据，像素时钟信号，帧有效、行有效信号等，如果用户需要在图像上插入元数据，可以通过MVAL信号的实现。
除此之外，为能够进行正常图像传输，相机端传输时序需要与嵌入式视觉接口像素总线信号格式进行匹配。因此，用户需要通过FPGA/PLC编程方式，对设备端/相机端的时序进行修改。
友思特嵌入式视觉接口目前提供三种采样方式供用户选择：
FVAL和LVAL电平有效
FVAL和LVAL边沿有效
FVAL边沿有效，LVAL电平有效
由此，用户完成对嵌入式视觉接口和相机/设备模组的硬件集成，此时整个系统可比作一台普通带网口的相机/设备，尽享以太网长距离传输，组播等优势。
同时，友思特提供对应上位机软件 eBUS Player 及相应的SDK开发包，便于用户能实时观察传输图像、进行其它性能配置以及与第三方图像处理库对接进行二次开发操作等。
嵌入式接口的应用场景
1. 红外设备集成
利用以太网网络和成本优势，开发高性能红外相机、热像仪、多光谱相机、紫外相机等
友思特的嵌入式解决方案使制造商能够轻松进行原型设计和推出新的 GigE Vision 和 USB3 Vision 相机，以更快地抓住机遇、最大限度地降低风险并降低成本。传感器接口硬件具有标准化的并行 LVTTL /LVCMOS /LVDS 接口，包括图像、行和帧信号。借助这种标准化接口，制造商可以快速创建一系列相机，仅因接口而异，从千兆以太网的 GigE Vision、NBASE-T 或 10 GigE 或 USB 3.0 连接中进行选择。
2. 医疗放射成像
利用以太网网络和成本优势，开发高性能医疗面板
数字射线成像术使用数字X射线传感器代替传统胶片，是最早使用工业视觉系统网络开发的成像技术的之一。而迁移到支持 GigE Vision 的数字平板探测器（FPD），使系统设计人员可以更轻松地在以太网网络设备和用于增强、分析和显示图像的处理单元之间进行图像传输。GigE Vision over NBASE-T 为这些制造商提供了一条可靠的升级路径，能够为网络和多面板射线照相应用设计下一代更高带宽的FPD。
友思特的嵌入式接口基于模块化架构，可通过 GigE、NBASE-T 和 10gige 传输高可靠性和低一致延迟的视频。这使得制造商可以快速轻松地创建具有不同接口选项的 FPD 系列。
3. 智能安检：X光货物检验
高带宽、现成的工业FPD接口解决方案
友思特的嵌入式解决方案有助于减少工业 FPGA 的设计时间和组件成本。接口解决方案将传感器数据从 FPD 转换为高带宽的 GigE Vision 流，通过以太网连接以低、一致的延迟传输到处理单元和显示。
4. 医疗影像
简化全景放射照相和X射线牙科系统的FPD设计
高带宽成像传输的进步也有助于减少患者的辐射剂量。这在透视中特别有益，透视使用随时间推移的辐射暴露提供患者解剖结构的实时X射线图像。然而，这一过程导致了更大的累积辐射暴露。创新的透视系统通过使用多个移动的X射线源在短短几秒钟内从多个增量角度照射组织，最大限度地减少患者的暴露。对于此应用程序来说，传统接口既不经济又过于繁琐。
友思特的嵌入式接口可帮助全景牙科系统 FPD 制造商快速轻松地将高性能传感器连接集成到其产品中。通过一根灵活的以太网电缆传输图像、控制数据和电力，确保旋转成像系统的可靠性能，同时消除滑环相关的可靠性和成本问题。
友思特 低延迟GigE Vision方案介绍
iPORT NTx-GigE
1G嵌入式视频接口，快速为系统和相机添加高性能的GigE Vision 2.0连接。支持IEEE1588精确时间协议，通过IEEE1588来同步图像采集能和其他系统设备，以实现准确地图像采集。
iPORT NTx-U3
快速为系统和相机添加高性能 USB3 Vision 连接，以高达3 Gbps的吞吐量将视频数据转换为数据包；数据包化的视频通过USB 3.0链路发送到接收软件，延迟时间低并且稳定。
iPORT NTx-Deca
可通过灵活的 Copper Cat 10A 以太网电缆无缝处理 10G 视频和传感器传输，传输距离可达 100m。
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