如需在汽車工業(yè)等生產(chǎn)線使用3D相機自動檢測目標體積或目標的多角度視圖，則必須快速生成和處理高分辨率的3D數(shù)據(jù)。配備500萬像素大尺寸傳感器和可變基線的立體相機系統(tǒng)可提供理想數(shù)據(jù)。但是，在此類性能要求較高的3D應(yīng)用中，接口及CPU性能極易出現(xiàn)瓶頸。
挑戰(zhàn)：在不影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下降低數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)性能的要求，同時減小系統(tǒng)占用空間和提高運行效率。因此，帶有集成數(shù)據(jù)處理功能的Ensenso XR系列嵌入式3D相機是一個理想選擇。
在基于空間視覺(立體視覺)原理的3D相機應(yīng)用中，相機要以高分辨率及高幀率處理圖像，快速生成結(jié)果數(shù)據(jù)并進行下一步處理。在計算立體相機圖像中的三維數(shù)據(jù)(即“點云”)時，涉及一些復(fù)雜的處理步驟，這些步驟以往是由強大的工業(yè)計算機(IPC)執(zhí)行。目前，對這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量和生成速度要求越來越高，如Ensenso X系列3D相機，使用了帶有千兆以太網(wǎng)接口的高分辨率2D相機。但是，將2D數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)計算機進行處理時，需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免出現(xiàn)延時或數(shù)據(jù)丟失。除此之外，IPC硬件的處理能力必須不斷提升，避免影響整個系統(tǒng)的性能。
借助高質(zhì)量的組件，3D相機系統(tǒng)的性能可得到進一步的提升。由于2D相機可輕松替換，Ensenso X系列的靈活設(shè)計不受特定數(shù)據(jù)接口和傳感器的限制，可以根據(jù)需求提升速度、尺寸和質(zhì)量。但是，高分辨率、高速GigE相機、特殊屏蔽電纜、高性能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和PC硬件成本對于某些應(yīng)用來說過于高昂。此外，還需要有足夠大的空間容納這些外圍設(shè)備。
Ensenso設(shè)計了創(chuàng)新的解決方案，推出新款XR相機系列?；凇拔锫?lián)網(wǎng)”(IoT)的理念，“分布式系統(tǒng)”中的每個單獨組件均執(zhí)行一個特定的任務(wù)，所生成的結(jié)果可直接由其他系統(tǒng)使用。面向3D相機領(lǐng)域，這些結(jié)果則是真實物體像素的三維坐標。
本地3D數(shù)據(jù)處理
將系統(tǒng)芯片(SoC)集成到Ensenso XR相機上，相機可自行完成立體分析等3D圖像處理。校正鏡頭畸變后，相機會通過虛擬旋轉(zhuǎn)(糾正)將2D圖像傳輸至立體系統(tǒng)，這種方式極大地簡化了后續(xù)分析過程。然后，針對靜止或移動場景，高度優(yōu)化的匹配算法會根據(jù)所記錄的圖像搜索對應(yīng)的像素。因多臺相機的視角不同，這些像素在圖像平面上也會有不同的水平偏移，即“誤差”。由于平行立體系統(tǒng)中的幾何關(guān)系，結(jié)合光束集和焦距、像素大小及立體系統(tǒng)的基線長度等系統(tǒng)參數(shù)，會存在3D點云空間深度的誤差。
通過FPGA，相機可實現(xiàn)極高的3D數(shù)據(jù)傳輸率，Ensenso X系統(tǒng)可與搭載英特爾酷睿i7四核處理器的計算機速度相媲美。
“將集成的數(shù)據(jù)處理功能與FlexView2技術(shù)相結(jié)合，可準確快速地獲取圖像的詳細信息?！薄?IDS產(chǎn)品經(jīng)理兼3D圖像處理專家MARTIN HENNEMANN表示 —
“嵌入式”的好處
結(jié)合FlexView2技術(shù)，XR36系列型號可為靜態(tài)場景的3D數(shù)據(jù)集處理多達16個連續(xù)圖像，而不需要將原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C上，帶來額外的延遲。FlexView2取代投影圖案，每個圖像對會生成不同的3D點云，從而形成高分辨率的3D數(shù)據(jù)。
將計算密集型任務(wù)遷移至相機后，不再需要通過強大的工業(yè)計算機處理數(shù)據(jù)。此外，通過傳輸3D數(shù)據(jù)結(jié)果，而非高分辨率的2D原始數(shù)據(jù)，可以降低網(wǎng)絡(luò)負載?？赏ㄟ^直接訪問內(nèi)存方式進行圖像采集與處理，相比于外部工業(yè)PC處理圖像的這種方式，在降低數(shù)據(jù)傳輸率要求和降低寬帶方面有巨大優(yōu)勢。
新版XR系列相機可節(jié)約資源，這一特性對多相機系統(tǒng)尤為有利。如果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸多個高分辨率2D相機的原始數(shù)據(jù)，則極易出現(xiàn)帶寬瓶頸，從而導(dǎo)致幀率下降，并對整體性能造成負面影響。通過預(yù)處理和減少同步數(shù)據(jù)，XR系列的性能更為卓越，其數(shù)據(jù)傳輸率可靠、外圍設(shè)備的計算量減少，對空間需求也因此降低。集成Ensenso XR相機的3D應(yīng)用可更輕松地滿足各類要求。
為進一步降低數(shù)據(jù)傳輸率，相機將僅傳輸視差圖。相較于顏色疊加的32位RDB圖像(即完整點云)，16位單通道圖像的數(shù)據(jù)量要少得多。可直接通過Ensenso SDK完成這項簡單的轉(zhuǎn)換，無需由工業(yè)PC承擔太多的計算負荷。
獨立性強
相較于其他3D相機，在3D應(yīng)用中之所以選擇Ensenso XR立體相機，不僅是因為它具備速度優(yōu)勢，還因為它有著更高的獨立性。通過減少在網(wǎng)絡(luò)外圍設(shè)備和工業(yè)計算機硬件性能方面的需求，降低了成本，3D應(yīng)用的整個構(gòu)建過程獲得簡化，特別是多相機系統(tǒng)應(yīng)用。
此外，新款Ensenso XR相機集成了一個前燈。在使用過程中，若環(huán)境光線不足或沒有外部照明的情況下，前燈可根據(jù)工作環(huán)境進行標定，提高2D相機的圖像質(zhì)量。除了GigE數(shù)據(jù)接口外，Ensenso XR系列還支持無線傳輸功能。在接線困難或接線成本較高的情況下，無線傳輸對于臨時獲取數(shù)據(jù)和參數(shù)而言非常有用。
Ensenso XR系列在很多方面獲得改進，為3D相機技術(shù)應(yīng)用開創(chuàng)了新的領(lǐng)域。在優(yōu)化數(shù)據(jù)交換方面，下一步應(yīng)推進集成數(shù)據(jù)處理功能。
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