Dalsa采集卡如何與數(shù)字相機配合工作

1、 Dalsa采集卡如何與數(shù)字相機配合工作 目錄1: 簡介 . 42: CamExpert簡介. 43: S2工作在Freerun模式下. 74: S2工作在外觸發(fā)模式下. 105:使用固定或可變圖像長度 . 191：簡介 本文檔主要介紹Dalsa公司的CameraLink采集卡與CameraLink數(shù)字相機如何進行配置工作。以Dalsa 的X64CL采集卡與Dalsa公司的S2 線掃描相機為例，詳細描述相機的每種工作方式下，硬件，軟件應(yīng)該如何設(shè)置，使系統(tǒng)正常工作。主要包括：1. CamExpet簡介2. S2 在Free-run模式下工作3. S2 在外觸發(fā)模式下工作4. S2 與編碼器同步采

2、集，使用固定或可變圖像的區(qū)別2：CamExpert簡介1. 進入CamExpert：雙擊桌面上的“CamExpert”圖標運行Sapera LT采集配置軟件。2. 軟件界面介紹： 該軟件界面分為5大區(qū)域，為本地采集卡及其端口選擇區(qū)；為常用相機配置文件選擇區(qū)；為相機參數(shù)配置區(qū)；為相機采集顯示區(qū)；為操作顯示區(qū)。下面分別介紹各區(qū)域的功能及使用。3. 本地采集卡及其端口選擇區(qū)：在區(qū)中顯示了所有本地可用的設(shè)備，用戶可根據(jù)需要選則采集卡。Dalsa的采集卡一般遠離主板的端口為1，或CameraLinkBase接口；靠近主板的端口為2或 CameraLinkMedium、CameraLinkFull接口。如

3、相機連接采集卡上1端口則選擇“cameralink #1”；反之則選擇“cameralink #2”；如在菜單View 中選擇Virtual Devices，可看到該軟件可支持的所有板卡型號（見下圖）。 4. 常用相機配置文件選擇區(qū)：在區(qū)中顯示在區(qū)中所選采集卡能夠支持的常用相機配置文件，用戶可輕松選擇無需人工輸入配置參數(shù)。同時，用戶也可在區(qū)中自行輸入相機配置參數(shù)并存入?yún)^(qū)中的Users Configuration File目錄下。5 相機采集顯示區(qū)：l Grab/Freeze：連續(xù)采集，二次按下停止采集；l Snap：單幀采集； l Trigger： 模擬外部觸發(fā)（當相機被設(shè)置為外觸發(fā)模式下時，

4、按下此按鈕能夠在沒有連接外觸發(fā)源的情況下模擬外觸發(fā)方式）；l Stretch Display：根據(jù)當前窗口大小自動調(diào)整顯示窗口；l Reset Display Ratio：調(diào)整顯示窗口與相機比例為1:1；l Zoom：放大；l Statistics：直方圖及圖像信息顯示窗口l Bayer Decoder(用于Bayer濾波彩色面陣相機)：Bayer參數(shù)設(shè)置，按下后彈出參數(shù)設(shè)置對話框進行進一步設(shè)置。 選擇Pre-Processing>>Flat Field Correction>>Software進行Bayer濾波，彈出設(shè)置對話框（或選擇采集顯示區(qū)的Bayer Decod

5、er快捷鍵 ） l 像素排列格式選擇：GBRG / BGGR / RGGB / GRBG（根據(jù)相機選擇）；l 轉(zhuǎn)換法則選擇：法則1：雙線性差值（轉(zhuǎn)換速度快，但易平滑圖像邊緣）；法則2：易保留圖像邊緣（當圖像中含綠色較多時效果最好，否則很易受到噪聲信號干擾）；法則3：易保留圖像邊緣，適用于各類顏色的圖像。l 校正因子：作用在貝塞爾濾波后。默認值為1，即不使用校正；校正：可擴展暗電平，降低噪聲，匹配相機，獲得線性輸出。l 顏色增益調(diào)節(jié)（手動白平衡）：白平衡：白平衡是對紅、綠、藍三個分量的平衡。由于光敏元件在不同光照下RGB三分量的輸出是不平衡的，從而會產(chǎn)生圖像在色彩上的失真，如偏藍或偏紅，因此需要

6、白平衡以使相機能反映實際景物真實顏色。通常相機完成白平衡分為自動、手動或軟件實現(xiàn)。l 自動白平衡：首先在采集顯示區(qū)選取靜態(tài)圖像中實際顏色為白色的一塊區(qū)域，之后按下“自動白平衡”按鈕。3：S2 工作在FreeRun模式下 當S2相機工作在FreeRun模式下時，是指相機按照內(nèi)部的SYNC及PRIN信號工作，默認情況下線掃描速度最大，曝光時間在對應(yīng)的線速度下最大。首先確認S2相機的工作狀態(tài)：l 通過超級終端軟件聯(lián)接Dalsa相機，輸入“gcp”，查看相機參數(shù)l 查看曝光模式（Exposure Mode），是否為2或1l 如果曝光模式不是1，輸入命令“sem 2”，把曝光模式改為2。l 在Winow

7、s 開始菜單欄運行Sapera CamExpert軟件程序 | Dalsa | SaperaLT| CamExpertl CamExpert打開后，點擊X64-CL_ipro采集卡，選擇 CameraLink Base Mono #1采集設(shè)備。l 在相機窗口會列出X64-CL_ipro 采集卡所支持的相機。其中Users Configuration File 區(qū)域，為用戶自定義的“.ccf”文件l 選擇 相機配置文件。當相機工作在內(nèi)同步的模式下，點擊“Grab” 按鈕后，顯示窗口會顯示采集到的圖像。需要把相機對準光強的地方。l 可以通過CamExpert 的 status bar 來查看相機的

8、時鐘信號狀況，以確定系統(tǒng)是否連接正確。當系統(tǒng)正確連接時，在相機Free-run模式下，所有信號都為綠色，如果有信號不正確，對應(yīng)status bar 的狀態(tài)為紅色。也可以通過查看采集卡的狀態(tài)燈來確定系統(tǒng)是否有問題。采集正常時，采集卡的led燈會呈綠色并不停閃耀。l 這種Free-run曝光方式通常用來驗證線掃描系統(tǒng)的搭建，也可以用于對與速度跟蹤要求不高的檢測設(shè)備。l 點擊 FileSave 對話框，保存相機的配置文件（*.ccf ）。下次做調(diào)試時可以直接選擇相應(yīng)的配置文件。另外用戶進行項目的二次開發(fā)時，初始化系統(tǒng)需要用到相機的配置文件。當配置一款新相機時，在上面提到的參數(shù)設(shè)置區(qū)選擇“basic

9、timing”區(qū)域，根據(jù)相機參數(shù)輸入水平像素數(shù)，時鐘頻率等信號。（以下為S22K40相機參數(shù)）l 相機類型分為線掃描與面掃描，色彩類型分為彩色與黑白。像素深度（Pixel Depth）與相機數(shù)字輸出相關(guān)，S2相機支持8bits或10bits輸出，可通過超級終端設(shè)置。當選擇8 bits數(shù)據(jù)時，Sapera內(nèi)存類型為8 bits，選擇10bits時，Sapera 內(nèi)存為16bits。l Data Valid：一些CameraLink 相機會在行有效或者幀有效信號中加入數(shù)字有效信號。S2相機沒有這個信號，所以選擇disablel Camera Sensor Geometry是指相機的數(shù)據(jù)輸出格式，如

10、單通道輸出，雙通道奇偶輸出，雙通道左右輸出等等。根據(jù)相機數(shù)據(jù)的不同輸出格式，采集卡可以對數(shù)據(jù)進行重組，以輸出完整的一副圖像。S2相機的輸出方式由其說明書可知為一個通道，如下圖所以此項選擇單通道輸出，如圖所示多通道輸出的相機，輸出方式不同，需要選擇相對應(yīng)的輸出方式，例如P26K相機，四個通道輸出，輸出方式就應(yīng)該按照下面的圖示進行設(shè)置。4：S2 工作在外觸發(fā)模式下當控制S2相機工作在外觸發(fā)模式下時，需要通過超級終端修改相機的工作方式，同時還要在原來S2相機freerun模式下修改一些參數(shù)，使采集卡配合相機的工作方式。4.1 硬件連接方式 在斷電條件下，將連接線一端與采集卡上的J4端口連接，另一端（

11、DB25）與外同步信號相連。行同步信號從DB25端口的8（+）和21(+/地)接入，幀同步信號則從6（+）和19(+/地)接入。如接面陣相機，只需要接入幀同步信號。采集卡可接收的信號為LVDS/RS422信號。某些觸發(fā)源或者編碼器輸出信號為TTL電平信號，為了保證觸發(fā)的穩(wěn)定性，當接入TTL信號時，TTL高電平可以直接接LVDS/RS422（），TTL地最好做一下電路處理再接入采集卡。如下圖所示。其中12V的偏置電壓可以用下面的電路產(chǎn)生。TTL電平接入電路常用電壓產(chǎn)生電路4.2 通過超級終端確定相機的外觸發(fā)方式。S2相機的工作方式有以下幾種。其中SYNC指的是同步信號，PRIN信號為像素復(fù)位信號

12、，高電平時相機曝光，低電平時像素電荷清空復(fù)位。模式1、2均為內(nèi)部時鐘工作方式，相機按照內(nèi)部的時序進行工作。區(qū)別是模式1的線掃描速度與曝光時間不可修改，線掃描速度為相機所能達到的最大值，曝光時間為在此線掃描速度下，最大的曝光時間，約為 1/線速度。模式3下，相機的線掃描速度由外觸發(fā)信號的頻率決定，但最大不能超過模式1下的線掃描速度。曝光時間為觸發(fā)線速度下的最大值。所以這種曝光模式下，當觸發(fā)信號頻率不定，發(fā)生變化時，曝光時間會發(fā)生變化。如果光源的亮度不變，所采集到的圖像會有明顯的明暗變化。模式4下，相機的線掃描速度由外觸發(fā)信號的頻率決定，曝光時間與外觸發(fā)信號的脈寬相同。模式5下，相機的線掃描速度由

13、外觸發(fā)信號的頻率決定，曝光時間由SYNC信號配合PRIN信號聯(lián)合控制。模式6下，相機的線掃描速度由外觸發(fā)信號的頻率決定，曝光時間固定，用戶可以自己設(shè)置曝光時間的大小，但時間不能超過 1/線速度，否則圖像會出現(xiàn)異常。4.3 通過CamExpert設(shè)置采集卡的輸入輸出配合相機的外觸發(fā)方式。相機要工作在外觸發(fā)模式下，必須提供外部觸發(fā)信號，而且信號相對比較復(fù)雜。用戶可以自己做電路來控制信號輸入，但比較復(fù)雜，而且還要另外從CameraLink標準線引出管腳輸入信號。一般我們采用圖像采集卡輸出信號的工作方式，這樣采集卡的設(shè)置就分為兩部分，一部分是輸出信號設(shè)置，另外一部分是對外部輸入觸發(fā)信號的設(shè)置。一、 輸

14、出設(shè)置輸出需要在“相機配置區(qū)域”的“Advanced Control”控制欄里設(shè)置： Line Sync Source：行同步源。Free-run時為None。 Internal Line Trigger 表示采集卡按照固定的頻率發(fā)出行信號，頻率可以在下面的Internal Line Trigger Frequency (in HZ)欄里設(shè)置。 External Line Trigger 表示采集卡接收外部觸發(fā)信號，然后向相機發(fā)出行信號，一般外觸發(fā)信號為TTL電平信號時選用此選項。 Shaft Endoder input 表示采集卡接收到編碼器信號，然后向相機發(fā)出行信號。 Camera Lin

15、e Trigger Frequency Min （Max）：分別表示CameraExpert里設(shè)置頻率數(shù)的最小最低值，當設(shè)置的數(shù)值超出范圍時，程序會報警。Camera Control method selected：用來選擇上面提到的輸出信號的類型。包括Line Trigger、 Line Integration（積分）兩種。其中每一種方式可以選擇設(shè)置信號脈沖的具體參數(shù)。（注：當 Line Integration Method Setting 或 Line Trigger Method Setting有具體設(shè)置時，才會有Line Trigger、 Line Integration選項，否則為N

16、one） Line Integration Method Setting：點擊后彈出對話框如下，共有四種脈沖輸出方式，根據(jù)需要選擇合適的信號脈沖輸出。一般需要輸出兩個脈沖信號，比較復(fù)雜的觸發(fā)方式會選擇這種方法。 Line Trigger Method Setting：點擊后彈出下面的對話框。 只有一種脈沖信號輸出方式，適用于比較簡單的觸發(fā)方式。通過時序圖可以看出，當采集卡接收到一個外觸發(fā)信號（external trigger）時，或者按照上面提到的Internal trigger設(shè)置的頻率發(fā)出觸發(fā)信號時，會產(chǎn)生一個Pulse0，其中Pulse0的脈寬，極性，延時可以手動設(shè)置。CC1CC4：有下

17、面一些選項 CC（Camera Control）定義為采集卡控制相機的端口。Camera Link接口中總共有四個端口控制相機。CC可以定義為High（一直為高電平），Low（一直為低電平），Pulse 0（即在Camera control method選項中選擇的Pulse輸出信號），Pulse 1（同Pluse 0，用于需要輸出兩個脈沖的情況），TDI Linescan Direction（用于TDI線掃描相機的掃描方向控制）。二、輸入需要在“相機配置區(qū)域”的“External Trigger”控制欄里設(shè)置：External Trigger：有Enable，Disable兩個選項，控制是否

18、有信號輸入External Trigger Detection：用來設(shè)置采集卡檢測信號的格式，主要有Active Low（輸入信號為低電平時，采集卡接收到信號），Active High（輸入信號為高電平時，采集卡接收到信號），Rising Edge（輸入信號從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，上升沿，采集卡接收到一個信號），F(xiàn)alling Edge（輸入信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，下降沿，采集卡接收到一個信號）。DualInput Trigger Rising Edge 與 DualInput Trigger Falling Edge分別對應(yīng)雙輸入的上升沿、下降沿觸發(fā)。External Trigger Lev

19、el：輸入信號類型，分為RS422（差分信號）， TTL電平（輸入高電平>=2.0V，輸入低電平<=0.8V）External Trigger Minimum Duration：可以設(shè)置最小有效的脈沖寬度，以us為單位。當輸入脈寬小于設(shè)定數(shù)值時，采集卡會忽略該脈沖。該選項可以濾掉一些干擾脈沖，在一定程度上起到整形濾波的作用。Frame Count per External Trigger：采集卡每接收到一個輸入信號，采集圖像的幀數(shù)，該選項用于面陣相機。接線陣相機時無效。Shaft Encoder Edge Multiplier：倍頻，每檢測到一個信號沿，可以放大，相當于接收到多個，

20、進行多次觸發(fā)。External Line Trigger Source：Automatic（采集卡自動檢測編碼器信號），F(xiàn)rom Shaft Encoder Input A（通過編碼器輸入一個A信號），F(xiàn)rom Shaft Encoder Input B （通過編碼器輸入一個B信號），F(xiàn)rom Shaft Encoder Input A and B（同時輸入A，B兩個信號）Shaft Encoder Edge Drop：編碼器的A、B信號頻率相同，但相位上有差異。采集卡接編碼器信號時，系統(tǒng)為沿觸發(fā)，即上升沿與下降沿都會觸發(fā)。這樣每個脈沖會產(chǎn)生兩個觸發(fā)。所以需要設(shè)置Edge Drop。如下圖所示

21、，為編碼器配合相機工作方式5的時序圖（曝光時間，線速度與設(shè)置及編碼器信號有關(guān)，每個系統(tǒng)不同）。當同時接入A、B，需要丟掉3個沿信號，當只接入一個信號時，需要丟掉1個沿信號。三、 每種觸發(fā)方式設(shè)置（1） 觸發(fā)模式3、6，兩種觸發(fā)方式基本相同，差別在于6為固定曝光時間，3的曝光時間隨采集頻率變化。通過超級終端設(shè)置相機工作方式l 按照4.1的介紹連接硬件設(shè)備，其中行觸發(fā)信號通過DB25的8、21腳（Shaft Encoder A）或9、22腳（Shaft Encoder B）連接。l Line Sync Source設(shè)置為External Line Trigger（TTL觸發(fā)源）或 Shaft En

22、coder Input（編碼器輸入）。l 根據(jù)時序圖可以看出，這兩種觸發(fā)需要輸入由高到低的一個電平信號進行觸發(fā)，所以Line Trigger Method Setting選擇Method1，Pulse極性為Low，電平延時一般設(shè)置1020us，觸發(fā)延時可以根據(jù)需要設(shè)置。同時Camera Control method Selected選擇Line Triggerl 采集卡傳輸給相機的Pulse信號通過CC1輸出，所以把CC1設(shè)置為Pulse0。l 如果有幀信號或接面陣相機時，對External Trigger進行設(shè)置。把External Trigger 設(shè)置為Enable，其他參數(shù)如幀信號極性，

23、最小脈寬等按照實際應(yīng)用進行設(shè)置l External Line Trigger Source 可以設(shè)置為自動，或者根據(jù)接入信號的情況選擇A，B或者AB。l 如Line Sync Source設(shè)置為編碼器信號，還需要對Shaft Encoder信號進行設(shè)置。倍頻根據(jù)需要設(shè)置。如單獨接入A或B，Shaft Encoder Edge Drop設(shè)置為1，如果同時接入AB，Shaft Encoder Edge Drop設(shè)置為3。（2） 模式4，由脈寬控制曝光時間。一般線掃描相機很少直接用外部脈寬來控制曝光時間?？梢杂刹杉òl(fā)出脈沖，并設(shè)置脈沖寬度來控制相機曝光。在這種曝光方式下，我們可以看到，相機需要一個

24、高電平脈沖觸發(fā)工作，所以在該模式下工作時，注意把脈沖的極性改為高電平。l 按照4.1的介紹連接硬件設(shè)備，其中行觸發(fā)信號通過DB25的8、21腳（Shaft Encoder A）或9、22腳（Shaft Encoder B）連接。l Line Sync Source設(shè)置為External Line Trigger（TTL觸發(fā)源）或 Shaft Encoder Input（編碼器輸入）。l Line Integration Method Setting選擇Method3，Pulse極性為High，曝光時間可以手動設(shè)置，觸發(fā)延時可以根據(jù)需要設(shè)置。如下圖所示。同時Camera Control meth

25、od Selected選擇Line Integration。l 采集卡傳輸給相機的Pulse1信號通過CC1輸出，所以把CC1設(shè)置為Pulse1。l 如果有幀信號或接面陣相機時，對External Trigger進行設(shè)置。把External Trigger 設(shè)置為Enable，其他參數(shù)如幀信號極性，最小脈寬等按照實際應(yīng)用進行設(shè)置l External Line Trigger Source 可以設(shè)置為自動，或者根據(jù)接入信號的情況選擇A，B或者AB。l 如Line Sync Source設(shè)置為編碼器信號，還需要對Shaft Encoder信號進行設(shè)置。倍頻根據(jù)需要設(shè)置。如單獨接入A或B，Shaft

26、 Encoder Edge Drop設(shè)置為1，如果同時接入AB，Shaft Encoder Edge Drop設(shè)置為3。面掃描相機有外部觸發(fā)脈寬直接控制相機曝光的方式，這種方式下，外觸發(fā)信號通過采集卡直接輸出給相機，采集卡起濾波整形作用，不改變波形。如下圖所示（3） 模式5，這種觸發(fā)方式需要同時給相機輸入兩個脈沖，相互配合來控制相機的采集頻率及曝光時間。我們看時序圖，當PRIN信號上升沿時相機開始曝光，Exync信號下降沿曝光結(jié)束。而采集卡Integration Method 1剛好可以對應(yīng)這樣的脈沖輸出方式。其中Pulse 0對應(yīng)PRIN信號，Pulse 1對應(yīng)Exync信號。l 按照4.1

27、的介紹連接硬件設(shè)備，其中行觸發(fā)信號通過DB25的8、21腳（Shaft Encoder A）或9、22腳（Shaft Encoder B）連接。l Line Sync Source設(shè)置為External Line Trigger（TTL觸發(fā)源）或 Shaft Encoder Input（編碼器輸入）。l Line Integration Method Setting選擇Method1，設(shè)置按照上圖所示。同時Camera Control method Selected選擇Line Integration。l 采集卡傳輸給相機的Pulse1 Exync信號通過CC1輸出，所以把CC1設(shè)置為Pulse1。Pulse 0 PRIN信號通過CC2輸出，把CC2設(shè)置為Pulse0。l 如果有幀信號或接面陣相機時，對External Trigger進行設(shè)置。把External Trigger 設(shè)置為Enable，其他參數(shù)如幀信號極性，最小脈寬等按照實際應(yīng)用進行設(shè)置l External Line Trigger Source 可以設(shè)置為自動，或者根據(jù)接入信號的情況選擇A，B或者AB。l 如Line Sync Source設(shè)置為編碼器信號，還需要對Shaft Encoder