Linea-CL相机基础使用.docx

Camexpert配合linea相机的使用文档版本：郭洋洋文档编号：编写时间：2015/5/18修改时间：2015/X/X新官方网站：服务邮箱：服务电话：01052348500、01052349500微信公众号：关注“凌云光视”，或扫描二维码在线QQ：3225113440（科学）、2797805346（工业）2015 北京凌云光技术有限公司版权所有使用说明使用说明书目 录前言31.适用产品32.安装步骤42.1 安装前42.1.1 检查系统配置是否与相机匹配42.1.2 准备安装相机需要的元器件42.1.3 安装规范52.1.4 软件安装及线缆连接74.采集卡的配置74.1采集卡固件配置74.2 采集卡信息配置94.2.1Device Selector 设置94.2.2采集卡参数设置114.2.3相机采集区域175.相机端的控制195.1使用Camexpert控制相机195.2使用超级终端来控制相机246 镜头安装267. 相机物理接口/机械尺寸278.使用注意事项与FAQ28前言非常感谢您选用北京凌云光技术有限公司的产品！图像技术已经被广泛应用于机器视觉、航空航天、国防科研、计算机视觉、生命科学、高清监控和X-ray医疗影像等领域。北京凌云光技术有限公司致力于为这些领域的科研人员、系统集成用户和终端用户提供图像和机器视觉技术、产品及应用解决方案。我们追求用高品质的系列产品和高水平的贴心服务，提升客户竞争力，并以帮助客户取得成功为集体使命。我们追求成为民族高科技企业，经过十几年的实践和行业技术积累，我们深入了解市场需求，打造核心技术，研究开发出贴近应用的产品，并整合国内外资源形成有竞争力的产品链，针对各个行业打造出众多提升客户竞争力的应用解决方案。在不断打造和完善产品链的同时，我们密切关注国际图像和机器视觉行业的市场、技术、产品和应用发展趋势，与国内应用的实际相结合，普及推广图像和视觉技术的应用，开拓和推动图像和视觉技术在更多领域中更广泛和创新的应用，让图像和视觉技术成为人类在生产和生活的各个领域中追求高效、便捷、信息化的有力工具。凌云公司产品链涵盖成像技术的各个环节，包括光源、镜头、相机、采集卡、图像处理软件等。拥有针对航空航天、天文、军工、印刷、烟草、医疗、LCD、AOI、半导体、纺织、农产品、钢铁制造、玻璃等多个行业的解决方案。凌云公司针对全球各地为客户提供24小时以内的技术支持和反馈。n 本手册中所提及的软硬件产品的商标与名称，都属于相应公司所有。 n 对本手册内容以外的操作本公司不做任何明示或默许担保。n 本手册的版权属于北京凌云光技术有限公司所有。未得到本公司的正式许可，任何组织或个人均不得以任何手段和形式对本手册内容进行增删、改编、复制、传播及模仿本公司著作。 n 本手册的内容若有任何修改，恕不另行通知。 1. 适用产品适用型号Linea 2K CLLinea 4K CLLinea 8K CLLinea 16K CL像素数2048x14096x18192x116384x1最大行频80kHz80kHz80kHz50kHz黑白/彩色黑白黑白黑白黑白像元尺寸7.04 m x7.04 m7.04 m x7.04 m7.04 mx7.04 m3.52 m x 3.52 m接口M42M42M72M72镜头接口F口/v口F口/v口V口V口尺寸62.0 mm (W) x 62.0 mm (H) x 30.9 mm (D)62.0 mm (W) x 62.0 mm (H) x 30.9 mm (D)76.0 mm (W) x 76.0 mm (H) x 30.7 mm (D)76.0 mm (W) x 76.0 mm (H) x 30.7 mm (D)动态范围(DB)606060602. 安装步骤2.1 安装前2.1.1 检查系统配置是否与相机匹配推荐系统配置：操作系统CPURAMVideo端口软件Windows XP/VISTA/7 32/64 bit酷睿i5以上，推荐i73G以上PCIe2.0及以上的插槽Sapera LT 7.50；X64_Xcelera-CL_PX4_1.41.00.06522.1.2 准备安装相机需要的元器件 1.X64_Xcelera-CL 采集卡一张（产品号为OR-X4C0-XPD(F)00）一般采集卡会附带一个DB37转40pin头的线排，使用来接外触发信号的如下: 2.6pin电源线一根 3.Camerlink线2根 4.镜头一个 5.转接圈一个（若F口镜头则为M42转F或M58转F）2.1.3 安装规范1.给电脑主版断电，将采集卡插入电脑主板的PCIe插槽2.用Camerlink线将采集卡和相机连接起来，具体连接方法如下图： （注：x-tium采集卡是Data1口与靠近主板的一端进行连接）3. 外触发端口连接先确定J4端的引脚顺序，在断电条件下，将连接线40引脚的一端与采集卡上的J4端口连接，另一端（DB37或DB25）与外同步信号相连。连接线有8英寸37引脚和12英寸25引脚两种。采用8英寸37引脚的连接线进行连接时，其DB37端口与J4口引脚的部分对应关系如下图所示。行同步信号从DB37端口的12（+）和31(-)或13（+）和32（-）接入，帧同步信号则从10（+）和29(-)或11（+）和30（-）接入。如接面阵相机，只需要接入帧同步信号。DB37转40pin的对应关系见下图：4.给相机连上6pin电源线，pin脚定义如下，若想自接电源，满足下表要求（电压范围、正负管脚）即可5.硬件连接完成后，示意图如下：2.1.4 软件安装及线缆连接1.camerlink线按之前的说明进行连接2.相机连上6pin电源线3.相机采集软件Sapera LT 7.50的安装，按提示进行即可4.采集卡驱动X64_Xcelera-CL_PX4软件的安装，按提示进行即可，装完后重启工控机4.采集卡的配置4.1采集卡固件配置1)重启电脑后会出现采集卡的信息需进行采集卡的固件升级。2)也可以开始菜单栏查找到相机采集界面，具体如下：开始-所有程序-Teledyne Dalsa-Xcelera-CL PX4-Firmware Update自动可自动刷新为当前显示的固件版本，若想刷其他种类的固件，可点击手动：本次使用的是Xcelera PX4 full卡，有4种固件版本可以选择，常用的是full camer link （flat field correction）和10taps8bit camera link with flat field correction这两种，另外两种固件支持拜耳编码滤波方式（注该方式下不支持平场校正）。选择固件版本后，点击tart update，直至输出栏提示固件升级成功，如下：4.2 采集卡信息配置进入CamExpert：1、双击桌面上的“CamExpert”图标运行Sapera LT采集配置软件。提示是否打开快速使用专家，初次使用者可点击是，进入软件介绍界面，按照箭头的指示操作，会对CamExpert各个对话框有一个简单功能介绍，了解软件的基本功能和作用。 2、也可以通过开始-Teledyne Dalsa-Sapera LT-Sapera Camexpert打开操作软件。 具体图标如下： 注：下列截图的参数都是linea 4k相机为模板进行的设置。4.2.1 Device Selector 设置1Device 设置Xcelera full采集卡full模式下支持full 黑白和medium彩色RGB两种模式，linea为黑白相机，故选Camerlink Full Mono #1。2Configuration设置在该设置栏中可选择不同品牌的相机的配置文件，不过这些配置文件是一些较早版本的相机，linea相机版本较新，需手动配置相机文件，故不需要对该选项进行设置。3Detection设置这是CamExpert的自动搜索相机功能，一般要使用camexpert控制相机时，打开setting设置，将Protocol Dection中Type设置为Automatic Detection，Baud Rate设为自动。设置完毕后，下次打开Camexpert时，就会自动连接上linea相机的控制界面。如下图：4.2.2采集卡参数设置1、Basic Timing设置Linea相机的基本设置见下图，对部分参数进行说明：1）Camera Type（相机类型）设置为线阵。2）Color Type （颜色类型）linea相机为黑白相机，设置为Monochrome。3）Pixels Depth（像素深度）可自行选择，linea相机支持8bit和12bit两种像素格式，这里选用8bit。4）Horizontal Active(in pixels)一般设置为相机有效像素，本次实验用4k相机，故设为4096。5）Horizontal Offset(in pixels)一般配合相机的AOI区域进行设置，将显示的图像向左偏移。Camer Sensor Geometry Setting用来设置数据传输方式，直接影响成像结果，需配合相机当前的模式进行设置。点开后发现有许多种传输方式可供选择，该设置必须配合相机当前的Camerlink mode进行设置。例如此次linea相机采用base模式（如下），查看相机的manual可知Linea相机base模式下数据传输方式如下：即采用ABABAB的方式进行数据传输，故选用Two Taps Interleaved的传输方式。6）PoCL为cameralink相机供电功能，这个需要特定的线缆，还需要相机支持该功能，实际都通过6pin电源线供电，很少使用。2Advanced Control该部分主要进行外触发行频的设置（内触发模式下该部分不用设置），linea相机的外部行触发时，具体设置如下：对该部分参数说明如下：1）Line Sync Source （行同步信号源），这里有四个选项可以选择，内触发模式下选择None，Internal Line Trigger是指采集卡为行信号源给相机外部行信号，External Line Trigger一般适用于信号发生器，Shaft Encoder input适用于编码器触发。 2）Internal Line Trigger （内部行信号）行同步信号源选为Internal Line Trigger时，该选项是可调的，可以设置采集卡信号的行频。3)Camera Line Trigger Frequency Min/Max（in Hz）相机行触发信号频率的最小值/最大值，该功能起到滤波的作用，剔除频率相差较大的信号。4)Camera Control method selected相机控制模式选择，与后面的Line Integration Method Setting和Line Trigger Method Setting两项设置有关，这两项设置都选定模式后，相机可以选择Line Integration或Line Trigger两种控制方式。5)Line Integration Method Setting行信号系统控制模式，该模式一般用于比较复杂的触发情况，比如外部信号控制曝光时间等（实际应用少）。点开后有4种模式可用选择，每种模式都会产生两个脉冲信号，脉冲信号的宽度和曝光时间都是可调的，可选择高电平或低电平。见下图：6)Line Trigger Method Setting行信号触发模式，只有一个脉冲信号产生，可进行信号的延迟、宽度和高低电平等的设置。这种模式最为常用。此次linea相机采用该模式。7)Camera Control During Readout一般相机都不支持数据读出时进行触发控制，故选Disable。8)Strobe Method Setting用于频闪灯的控制，有两种控制方式，可分别在行信号和帧信号的档次上进行信号设置。9)Line Trigger Auto Delay行触发信号的自动延迟，一般不用。其中最大频率的自动延迟是指当行信号过快时会自动延迟至匹配最大行频。CC1-CC4的设置CC(Camera Control)定义为采集卡控制相机的端口，Cameralink接口中共有四个这样的端口，CC1为外部行信号端口，CC2为外部帧信号端口，CC3为相机扫描方向控制端口（实际采集卡没有该功能），CC4备用端口。每一个端口可定义为High（高电平）、low（低电平）Pulse#0（即在Camera control method中的Pulse输出信号）、Pulse #1（同上）。一般情况下CC1选用Pulse #1，CC2选用Pulse #0。3、外部帧信号控制(External Trigger)该部分进行外触发帧信号的设置，linea相机帧触发设置如下图所示，内触发（free run）模式下只用将External Trigger设置为Disable，即可。1)External Trigger Detection：用来设置采集卡检测信号的格式，主要有Active Low（输入信号为低电平时，采集卡接收到信号），Active High（输入信号为高电平时，采集卡接收到信号），Rising Edge（输入信号从低电平变为高电平时，上升沿，采集卡接收到一个信号），Falling Edge（输入信号由高电平变为低电平时，下降沿，采集卡接收到一个信号）。DualInput Trigger Rising Edge 与 DualInput Trigger Falling Edge分别对应双输入的上升沿、下降沿触发。一般选用沿有效信号。2)External Trigger Level：帧触发信号输入类型，采集卡支持TTL电平和RS-422（差分信号）两种触发信号。帧信号的最大电压不超过26v，最小要大于1.8v。（注：行信号最大不超过5v，不可混淆）3)External Trigger Source：七个选项。Automatic（采集卡自动检测编码器信号），From External Trigger #1（通过外触发1脚给帧触发信号），From External Trigger #2（通过外触发2脚给帧触发信号），From Board Sync（通过其他板卡给帧触发信号，板间同步会用到），To Board Sync（给其他板卡帧触发信号，板间同步会用到），Pulse toBoard Sync（脉冲信号）一般选自动即可。采集卡会自动找到帧触发的来源。4)External Trigger Minimum Duration：可以设置最小有效的脉冲宽度，以us为单位。当输入脉宽小于设定数值时，采集卡会忽略该脉冲。该选项可以滤掉一些干扰脉冲，在一定程度上起到整形滤波的作用。5)Frame Count per External Trigger：采集卡每接收到一个输入信号，采集图像的帧数，该选项用于面阵相机。接线阵相机时无效。6)External Trigger Delay/External Trigger Delay Time Base帧触发信号延迟/外触发信号延迟基数，前者用来设置信号延迟的数值，后者用来确定数值的单位，单位有四种，microsecond（微秒）、line counts（行数）、External line trigger or Shaft Encoder（行触发或编码器）、Shaft Encoder（编码器）7)External Trigger Ignore Delay外触发信号延迟忽略，用来对帧触发信号延时进行微调，8)Shaft Encoder Edge Drop/Shaft Encoder Edge Multiplier编码器信号的丢沿和倍频，丢沿的原理是将外部信号进行忽略。比如丢沿数值设为1的时候，指每次有效信号的后一个信号忽略掉（信号变为原来的一半），数值为2时，每次有效信号的后两个信号进行忽略（信号变为原来的三分之一），以此类推。而倍频顾名思义是将信号频率翻倍。作用是对编码器信号不匹配时进行调整。9)External Line Trigger Source外部行信号触发源选择，同帧触发信号源基本相同，可选择A、B和其他板卡作为行信号触发源，一般用编码器触发选自动即可。4、图像buffer及ROI设置该部分主要对采集图片的buffer的相关参数进行设置，包括图像的高度、宽度、偏移、像素格式、翻转和可变/固定buffer的设置。这个部分的功能都比较简单，不再单独说明，需注意的是像素格式需与相机的设置匹配。4.2.3相机采集区域如下图：l Grab/ Freeze：连续采集，二次按下停止采集；l Snap：单帧采集； l Trigger： 模拟外部触发（当相机被设置为外触发模式下时，按下此按钮能够在没有连接外触发源的情况下模拟外触发方式）；l Stretch Display：根据当前窗口大小自动调整显示窗口；l Reset Display Ratio：调整显示窗口与相机比例为1:1；l Zoom：放大；l Statistics：直方图及图像信息显示窗口l Bayer Decoder(用于Bayer滤波彩色面阵相机)：Bayer参数设置，按下后弹出参数设置对话框进行进一步设置。 选择Pre-ProcessingFlat Field CorrectionSoftware进行Bayer滤波，弹出设置对话框（或选择采集显示区的Bayer Decoder快捷键 ） l 像素排列格式选择：GBRG / BGGR / RGGB / GRBG（根据相机选择）；l 转换法则选择：法则1：双线性差值（转换速度快，但易平滑图像边缘）；法则2：易保留图像边缘（当图像中含绿色较多时效果最好，否则很易受到噪声信号干扰）；法则3：易保留图像边缘，适用于各类颜色的图像。l 校正因子：作用在贝塞尔滤波后。默认值为1，即不使用校正；校正：可扩展暗电平，降低噪声，匹配相机，获得线性输出。l 颜色增益调节（手动白平衡）：白平衡：白平衡是对红、绿、蓝三个分量的平衡。由于光敏元件在不同光照下RGB三分量的输出是不平衡的，从而会产生图像在色彩上的失真，如偏蓝或偏红，因此需要白平衡以使相机能反映实际景物真实颜色。通常相机完成白平衡分为自动、手动或软件实现。l 自动白平衡：首先在采集显示区选取静态图像中实际颜色为白色的一块区域，之后按下“自动白平衡”按钮注：窗口右下角的video status 显示相机当前的连接状态，相机Free-run模式下，系统正确连接时，所有信号都为绿色，如果有信号不正确，对应status bar 的状态为红色。行有效信号为红色时有可能是处于外触发模式，看情况而定。也可以通过查看采集卡的状态灯来确定系统是否有问题，正常情况下，采集卡的LED灯为绿色并不停闪烁5.相机端的控制Camerlink相机常用的控制方式有两种，一种是直接使用Camexpert通过GenICam接口协议控制相机，还有一种是使用超级终端通过ASCII控制相机。5.1使用Camexpert控制相机在采用camexpert控制相机时，首先要在detection设置中将Protocol Detection设置为Automatic Detection,然后重新打开Camexpert，一般就可以连接上相机，出现想相机的控制界面，如下图。若未出现控制界面，可进行下列操作：开始-所有程序-Teledyne Dalsa-sapera LT- sapera configuration然后将Teledyne Dalsa camera detection设置为Automatic，然后重新打开Camexpert即可。1） Camera information该界面主要介绍了相机的相关信息，包括相机的型号、版本号以及固件版本信息。可进行ID设置、显示相机内部温度及电压。该部分需要注意是Power-up Configuration，该部分可以进行相机参数的保存、加载和上电加载用户区设置等操作，保存的参数可以存在user set1-8中，user set 0为出厂设置参数保存区，不能保存用户参数。2） Camera Control该界面可进行行频、曝光时间、偏移、增益等参数的设置。这些参数需要根据实际情况进行设置。其中linea相机的曝光时间设置范围为4000-3000000ns，最小行频为300.3） I/O Control该部分是对触发源、触发模式的描述。Trigger Mode用来设置触发模式，on为外触发模式开启，off为内触发。4） Flat Field平场校正参数设置。该部分主要是相机的校正参数设置。一般情况下相机都得进行校正，提高成像的质量。先打开相机的校正模式，选用basic校正，校正目标值一般设为200即可，校正感兴趣域可自行设置。相机的先进行FPN校正再进行PRNU校正。注：进行FPN校正时需再暗场下进行（盖上镜头盖），PRNU时尽量选用表面光滑的校正纸。5） Image Format该部分在相机端进行相机图像格式的设置。可以设置像素格式、图像剪切、镜像和测试模式输出。测试模式可以用来检测，相机到pc端的数据传输是否正常。Linea相机最多可设置4块感兴趣区域。可进行横向、纵向binning设置，binning后会导致图像的响应度提高，不过对于最大行频会产生影响，横向binning可提高最大行频，纵向binning会降低最大行频。6） Transport Layer传输层设置，Cameralink Configurarion有base、medium、full、deca四种模式可供选择，四种模式相机对应不同的数据传输速率，导致相机所能达到的最大行频也不同，deca模式下行频最大，base模式最小（base模式下只需连接一根Cameralink 线，medium、full、deca模式需两根Cameralink 线，而且需选择相匹配的采集卡）。Camera lInk Speed 可设置为50MHz或77MHz，不同时钟频率对应带宽各不相同。7) Acquisition and Transfer Control采集和传输控制属性描述。主要