Camera Interface with FPGA Processing

高速影像擷取運算模組

NI 提供特別的影像分析與運算硬體模組,用來在 FPGA 上進行高速影像擷取或處理,可透過不同方式支援 Camera Link, GigE, 或USB 像機影像,使用者能夠實現自訂的影像分析, FPGA 影像處理特別適用於需要高速位元層級處理與極低延遲的應用,NI 解決方案允許在 FPGA 上獨立處理影像,或配合 CPU 實現高階預處理功能,在高階高階度機台設備和高階科學儀器或設備上提供極大助益。

高速影像擷取運算模組

NI 提供不同硬體模組支援 FPGA 技術用於大幅加速視覺檢測與分析相關應用,使用者可以在從相機獲取的圖像上進行高速 FPGA 處理,這在從影像擷取到分析完成間需要低時間延遲相關應用,或需要進行大解析度或大規模低些圖像分析的相關應用中特別有效。LabVIEW FPGA 模組使您能夠在不需學習低階語言如 VHDL 的情況下進行 FPGA 程式編寫,大幅縮短開發時間。

用 FPGA 處理高速位元級影像極為適合,因為這種技術允許圖像數據進行平行運算而不需要中央處理器介入。NI 視覺開發模組提供超過 50 種 FPGA 影像處理功能,分析功能涵蓋從影像預處理,到特徵提取,到測量等範圍。

利用 NI 硬體模組進行 FPGA 處理的使用可能方式包括:

  • 僅使用 FPGA 處理後進行高速回饋控制
  • 使用 FPGA 預處理影像,並免 CPU 耗時過長
  • 使用 FPGA 與 CPU 協同處理影像,兩種運算資源同時間進行分工等多種可能性

這些技術特別適合於高速影像計算與處理,高速控制,大面積影像分析、表面檢查或科學與醫療儀器影像分析等應用 (ex: 光學相干斷層掃描),可以顯著提升了工業自動化和高速與高精密成像的性能和可能性。

  • 透過 NI FlexRIO 技術實踐高速影像分析:

NI-1483 是專為 FlexRIO 系統設計的 Camera Link 轉接模組,支援通過 Camera Link 標準相機實現高達 80 位元、10-tap 的影像擷取與包含初階、中階與完整規格設定。特別適用於需要位元層級處理能力和極低系統潛時的應用場景中。

NI PXI-795X/PXIe-796X/PXIe-797X/PXIe-791X 系列為內建 Xilinx 最高等級達 UltraScale 等級 FPGA 的 PXI/PXIe FlexRIO 協同處理器模組,提供了強大的訊號處理能力,支援使用 LabVIEW 或 Xilinx Vivado 進行程式設計,使得開發者能夠輕鬆地為系統新增自定義的訊號處理或影像處理功能。此系列模組實現最高能達 7 GB/s 的數據傳輸速率,允許模組間直接進行數據串流,無需透過主控制器。這樣的設計不僅提高了數據傳輸的效率,也使得模組能夠在不增加系統負擔的情況下進行高速資料交換,特別適合高速影像處理等相關應用。

透過與 CPU 協同作業模式,NI FPGA 影像分析技術與協同運算處理模組可以支援第三方任何型態的工業用相機進行高速影像分析應用。

  • 透過整合單卡式 NI FPGA 影像擷取模組實踐高速影像分析:

NI PCIe-1477 是一款支持 80 位元 Camera Link 和 PoCL 相容的影像擷取卡,專為高效能系統部署而設計。它配備了可由使用者程式化的 FPGA,使得內建影像處理成為可能。FPGA 直接置於影像處理路徑上,能夠在不需 CPU 干預的情況下,進行封閉迴圈控制下的影像擷取和處理。這種設計特別適合於那些需要高傳輸率和即時處理的應用。

PCIe-1477 能夠在 FPGA 上進行影像的預處理,然後將處理後的資料傳送至 CPU 進行更深入的分析和決策制定。這個模組也支援 PoCL 技術,讓使用者能夠透過兼容的纜線直接為相機供電,進一步簡化系統配置與減少配線。PCIe-1477 提供了一個高靈活性和高效能的解決方案,適用於各種要求嚴苛的工業視覺和科學儀器或成像分析應用。

  • 透過 NI cRIO / sbRIO 平台實踐高速影像分析:

透過 NI 的 CompactRIO 平台,使用其上的 USB 或 GigE 介面進行影像擷取,透過同一系統實踐影像分析,控制與監控工作。CompactRIO 平台不僅支援多種影像擷取介面,還能夠直接將擷取到的影像送入 FPGA 進行即時影像分析。這種整合式方案使得從影像擷取到分析的過程無縫連接,大幅提升了系統的處理速度和可靠性。無論是用於工業視覺檢測、科學研究或是高階監控系統,CompactRIO 平台都能提供合適的影像分析支援,幫助用戶實現小型高穩定性的影像處理應用。