虹科智能感知事業(yè)部專注于智能感知與機(jī)器視覺領(lǐng)域，已經(jīng)和IDS，Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國際公司展開深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá)，工業(yè)相機(jī)，視覺處理平臺(tái)，圖像采集卡及視覺系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國內(nèi)外專業(yè)協(xié)會(huì)和聯(lián)盟的活動(dòng)，我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累，公司定期與國內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。

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GigE相機(jī)演進(jìn)的簡要背景

2010 年，虹科的合作伙伴推出了第一款具有10GigE接口的相機(jī)。不斷升級(jí)的圖像傳感器和對(duì)更高速接口的需求引領(lǐng)2018年第一批25GigE相機(jī)的發(fā)布。不斷提高的傳感器速度再次推動(dòng)了高速視覺需求，到2020年出現(xiàn)了100GigE的相機(jī),如圖1所示。

圖1 獲得2021年視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新者獎(jiǎng)的100GigE相機(jī)

現(xiàn)今市面上有很多GigE Vision解決方案和配件可供選擇。通常，相機(jī)決定分辨率和幀率，這是高速成像應(yīng)用中的決定因素。然而，配件和集成在圖像采集框架中也發(fā)揮著重要作用。由一家著名的機(jī)器視覺技術(shù)公司提供完整的解決方案，并就經(jīng)過良好測(cè)試的采集架構(gòu)提供建議，以提供超高速應(yīng)用所需的性能，會(huì)保證客戶的開發(fā)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

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傳統(tǒng)到優(yōu)化的GigE

傳統(tǒng)的GigE圖像采集模型如圖 2 所示。當(dāng) 1 GigE 不是最佳選擇時(shí)，基于Intel PRO/1000的網(wǎng)卡 (NIC)更適合實(shí)現(xiàn)更高性能的驅(qū)動(dòng)程序。

圖2傳統(tǒng) GigE Vision圖像采集的數(shù)據(jù)路徑

圖3所示的優(yōu)化GigE模型提供遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問 (RDMA) 和RDMA over融合以太網(wǎng)(RoCE)。該系統(tǒng)提供低CPU占用率和無丟失幀的特點(diǎn)，具有與CoaXPress (CXP)相同的低抖動(dòng)和低延遲。

圖3 在更高的速度下，網(wǎng)卡技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。這些技術(shù)包括 RDMA和RoCE
RDMA優(yōu)化的GigE模型提供從一臺(tái)主機(jī)（存儲(chǔ)或計(jì)算機(jī)的內(nèi)存到另一臺(tái)主機(jī)的內(nèi)存的直接訪問，而無需涉及遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)和CPU。RoCE是支持RDMA在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議，允許通過硬件RDMA引擎實(shí)現(xiàn)進(jìn)行傳輸卸載。這種設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化了性能，具有更低的延遲、更低的CPU負(fù)載和更高的帶寬。

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GigE Vision 的優(yōu)勢(shì)

隨著IEEE標(biāo)準(zhǔn)化和GigE解決方案的成功，制造商在硬件、軟件和附件方面有很多選擇。例如，GigE Vision解決方案可以使用現(xiàn)成的NIC或FPGA卡直接連接到100GigE相機(jī)，從而降低系統(tǒng)復(fù)雜性。

成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素是對(duì)更先進(jìn)機(jī)器視覺的需求。例如，圖形處理單元(GPU)在涉及更高速度、3D成像和深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用中得到了越來越多的使用。集成GPU可以引入AI解決方案來驅(qū)動(dòng)高級(jí)成像系統(tǒng)。AI處理技術(shù)的一項(xiàng)重大進(jìn)步是NVIDIA的BlueField-2，它將NIC和GPU組合成一個(gè)單卡解決方案。這些創(chuàng)新不斷發(fā)展將會(huì)不能提升機(jī)器視覺成像技術(shù)的能力。

圖4兩臺(tái)25GigE相機(jī)連接到NVIDIA Xavier的示例

借助第三方現(xiàn)成配件、GPU支持、快速數(shù)據(jù)傳輸和提高速率；GigE相機(jī)的優(yōu)勢(shì)正在擴(kuò)大工廠之外的使用范圍。如圖4所示，兩個(gè)具有雙NIC接口和NVIDIA Xavier GPU的25 GigE相機(jī)為無人機(jī)系統(tǒng)部署提供了精確的架構(gòu)。

隨著成像解決方案不斷擴(kuò)展應(yīng)用范圍，GigE Vision降低復(fù)雜性的能力對(duì)OEM來說越來越重要。此外，借助提供低成本接線的 SFP+ (10G)、SFP28 (25G) 和 QSFP28 (100G)，單模光纖的傳輸距離可達(dá)10 公里甚至更遠(yuǎn)。線纜長度在相機(jī)可能需要遠(yuǎn)離PC的應(yīng)用中被證明是至關(guān)重要的，例如監(jiān)控、運(yùn)輸和運(yùn)動(dòng)技術(shù)。簡而言之，采用GigE相機(jī)的好處包括：

• 超高數(shù)據(jù)和幀速率
• 覆蓋長距離的配件和布線選項(xiàng)
• 相機(jī)與PTP（精確時(shí)間協(xié)議）同步
• 相機(jī)多路復(fù)用和多播
• 低CPU占用率、低延遲和低抖動(dòng)
• IEEE標(biāo)準(zhǔn)化帶來的強(qiáng)大跨行業(yè)接受度
• 具有競爭力的成本和性能

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虹科產(chǎn)品：HK HZ-65000-G: 100GigE 相機(jī)

關(guān)鍵特點(diǎn)：
（1）高速Q(mào)SFP28–100GigE接口
（2）分辨率高達(dá)65.4MP,幀率高達(dá)71fps（3）100倍于GigE的速度
（4）符合GigEVision和Genicam
（5）提供單色和彩色選項(xiàng)
（6）提供無風(fēng)扇和IP67選項(xiàng)