工业相机中断响应如何操作?
当相机一帧采集完成后,自动跳转进入中断回调函数,这里分了两种中断回调函数。
种为简单的取Buffer->处理->放回。
第二种结合Windows的消息队列,在此处再给一个“处理队列”,给处理一个缓冲时间。
这里的处理包括常见的图像处理、计算和显示及RawData拼装为图像等用到Buffer的地方。
前面也说过,常用的是中断响应处理,除此之外,自己去查询Buffer填充状态并作相关同步操作在某些场合也会用到,这个请查询不同相机SDK给出的同步方案。
差不多所有的工业相机SDK都是这样的编程模型和流程,AVT 1394相机和Basler Camera Link相机和AVT GigE相机相关代码在笔者网站可下载,还有之前讲的Basler Pylon SDK相机编程,他们基本流程都是一样,恕不详述!
工作流程:
当相机工作时,就是连续的采集-处理-采集-处理...的过程,但是这就存在一个问题,如果采集的速度比处理速度快,处理不过来,怎么办?在实际中,我们使用队列来解决这个问题,当前帧没有处理完,下一帧到来时直接放入队列等待当前处理完成后再处理它。
这里使用三个队列完成采集和处理同步。
DMA队列:
当CMOS或CCD芯片曝光然后将数据转到相机缓存后,这时候DMA会负责将缓存中数据写入到“DMA队列”头Buffer中。
准备队列:
一旦“DMA队列”头Buffer被填充完成,会被加到“准备队列”尾后,这时候会发送中断通知用户程序:当前又有一帧数据采集完成,您看着处理吧。
处理队列:
当用户接收到中断会自动跳转到中断函数中,使用GetFrame拿取“准备队列”头Buffer,然后加到当前用户程序“处理队列”尾,用户程序从“处理队列”头拿取Buffer处理完成后使用PutFrame将Buffer再添加到原始的“DMA队列”尾。
如图,每个相机可能有不同的流采集器(Grab Streamer)或同一接口上安装了多个相机(也对应多个流采集器),对应多个通道(Channel)。对每个通道来说,在实际采集时数据传输实际上是拆分成如图的数据包(Packet) RawData形式传递的,内存中存储形式为一维数组,在每一帧图像的起始存在不同的标识表明一帧的开始和结束,每一个Packet都有标识表明当前所属的通道。为了显示图像,用户程序需要重新将一维数组数据拼装成图像形式,这一过程由用户完成,通常可借助OpenCV或MIL等图像处理包完成该操作。
编程模型和流程
对于相机来说,常见编程时我们关注三个对象——相机对象、采集对象、参数对象。
相机对象(Camera Object):负责相机的连接、断开等工作。
采集对象(Grab Streamer):负责相机的采集队列分配、相机单帧、连续采集。
参数对象(Parameter Object):负责相机参数的设置。
不同的SDK可能安排不一样,一般来说要不是三种对象的功能合并到“相机对象”中,要不是分为三种对象,其实采集对象和参数对象都是在“相机对象”上封装而来。
可以看到相机编程需要做三方面工作:
1.初始化操作
先初始化相机驱动Com环境,然后遍历得到当前的相机列表,根据相机ID或List 编号选择对应相机。
之后连接相机,先设置本次采集的相机参数(帧速、图像大小、缩放比等),然后是分配和注册当前DMA队列,这里有的是用户完成,有的是SDK完成。
之后先开启DMA逻辑等待相机采图,然后使相机开始工作采图,整个系统就按照之前工作流程运作起来了,许多SDK将“开启DMA”和“相机开始工作”合并为“开始采集”。
2.结束操作
先停止相机工作再关闭DMA逻辑,许多SDK将“开启DMA”和“相机开始工作”合并为“结束采集”。
然后清理DMA队列,和分配时对应,这里有的是用户完成,有的是SDK完成。
后断开相机并清理工作环境。