Dalsa采集卡如何和与数字相机配合工作

1、Dalsa采集卡如何与数字相机配合工作目录专业技术资料整理分享1:简介.42: CamExpert简介.43: S2工作在Freerun模式下.74: S2工作在外触发模式下.105:使用固定或可变图像长度191 :简介本文档主要介绍Dalsa公司的CameraLink采集卡与CameraLink数字相机如何进行配置工作。以Dalsa的X64-CL采集卡与Dalsa公司的S2线扫描相机为例，详细描述相机的每种工作方式下，硬件，软件应该如何设置，使系统正常工作。主要包括：1. CamExpet简介2. S2在Free-run模式下工作3. S2在外触发模式下工作4. S2与编码器同步采集，使用固

2、定或可变图像的区别2：CamExpert简介1.进入CamExpert:双击桌面上的"CamExpert”图标运行SaperaLT采集配置软件。2 .软件界面介绍:该软件界面分为5大区域，为本地采集卡及其端口选择区；为常用相机配置文件选择区；为相机参数配置区；为相机采集显示区；为操作显示区。下面分别介绍各区域的功能及使用。3 .本地采集卡及其端口选择区：在区中显示了所有本地可用的设备，用户可根据需要选则采集卡。Dalsa的采集卡一般远离主板的端口为#1,或CameraLinkBase接口；靠近主板的端口为#2或CameraLinkMedium、CameraLinkFull接口。如相机

3、连接采集卡上#1端口则选择"cameralink#1”;反之则选择"cameralink#2"如在菜单View中选择VirtualDevices,可看到该软件可支持的所有板卡型号（见下图）。f地T-CIqPf口.1*牙ln.ii：ijrMerCLfflifieJ mmiw） ，兀片忤好他（QfnjN） TiC'trJJwiiikfflfflLTie） ."兴/_轨口工4 ）行7”事3mmf1%上曜mmixj *加电小iJUlLLamI* 2寻l口iurn；M>* 购工日白-CLj门口匚£口力力，BOFflie1.wmfie4.常用

4、相机配置文件选择区：在区中显示在区中所选采集卡能够支持的常用相机配置文件，用户可轻松选择无需人工输入配置参数。同时，用户也可在区中自行输入相机配置参数并存入区中的User'sConfigurationFile目录下。5.相机采集显示区：Grab/Freeze：连续采集，二次按下停止采集；Snap：单帧采集；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）；StretchDisplay:根据当前窗口大小自动调整显示窗口；ResetDisplayRatio:调整显示窗口与相机比例为1:1;Zoom:放大；Statistic

5、s:直方图及图像信息显示窗口BayerDecoder（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-Processing>>FlatFieldCorrection>>Software进彳亍Bayer滤波，弹出设置对话框（或选择采集显示区的BayerDecoder快捷键，）像素排列格式选择转换规则选择Y校正因子输入颜色增益调节自动白平衡像素排列格式选择：GBRG/BGGR/RGGB/GRBG（根据相机选择）；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

6、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。丫校正因子：作用在贝塞尔滤波后。默认值为1,即不使用丫校正；丫校正：可扩展暗电平，降低噪声，匹配相机，获得线性输出。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。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。3: S2工作在FreeRun模式下当S

7、2相机工作在Free-Run模式下时，是指相机按照内部的SYNC及PRIN信号工作，默认情况下线扫描速度最大，曝光时间在对应的线速度下最大。首先确认S2相机的工作状态：通过超级终端软件联接Dalsa相机，输入“gcp”，查看相机参数查看曝光模式(ExposureMode),是否为2或1如果曝光模式不是1,输入命令“sem2”，把曝光模式改为2。在Winows开始菜单栏运行SaperaCamExpert软件程序|Dalsa|SaperaLT|CamExpertCamExpert打开后，点击X64-CL_ipro采集卡，选择CameraLinkBaseMono#1采集设备。在相机窗口会列出X64-

8、CL_ipro采集卡所支持的相机。其中User'sConfigurationFile区域，为用户自定义的“.ccf”文件选择相机配置文件。当相机工作在内同步的模式下，点击“Grab”按钮后，显示窗口会显示采集到的图像。需要把相机对准光强的地方。可以通过CamExpert的statusbar来查看相机的时钟信号状况，以确定系统是否连接正确。当系统正确连接时，在相机Free-run模式下，所有信号都为绿色，如果有信号不正确，对应statusbar的状态为红色。也可以通过查看采集卡的状态灯来确定系统是否有问题。采集正常时，采集卡的led灯会呈绿色并不停闪耀。这种Free-run曝光方式通常用

9、来验证线扫描系统的搭建，也可以用于对与速度跟踪要求不高的检测设备。点击File-Save对话框，保存相机的配置文件（*.ccf）。下次做调试时可以直接选择相应的配置文件。另外用户进行项目的二次开发时，初始化系统需要用到相机的配置文件。当配置一款新相机时，在上面提到的参数设置区选择“basictiming”区域，根据相机参数输入水平像素数，时钟频率等信号。（以下为S22K40相机参数）B己弱心TimingParametersxF盯御士工村ValueTypeLinesewColorTypeM口皿。=br。1nlePix«L8Horizontal.Active(inPixels)2O4J6

10、HoricntaL口£口电1(in0ClqekInpiiiFr鬼qiMivzy-(JIHz)40mmilBisaliiorGeometrySetting。口占TapLefttoRigtit相机类型分为线扫描与面扫描，色彩类型分为彩色与黑白。像素深度（PixelDepth）与相机数字输出相关，S2相机支持8bits或10bits输出，可通过超级终端设置。当选择8bits数据时，Sapera内存类型为8bits,选择10bits时，Sapera内存为16bits。DataValid:一些CameraLink相机会在行有效或者帧有效信号中加入数字有效信号。S2相机没有这个信号，所以选择di

11、sableCameraSensorGeometry是指相机的数据输出格式，如单通道输出，双通道奇偶输出，双通道左右输出等等。根据相机数据的不同输出格式，采集卡可以对数据进行重组，以输出完整的一副图像。S2相机的输出方式由其说明书可知为一个通道，如下图L3CameraPerformanceSpecificationsFeature/SpecificationUnitsValueSensorFeaturePis*l4加um14m14OtilputFcrtitdlotI27一个通道卜丁eEwtiMrNKwd丁/4，干r«n3门uDti!T>iT*lelbfhVWG47lT*«

12、;T<iC««itrf4iT*«Iv«rL4,iM>Me,%Hpi.rL.用口liiwRwpI"Dkra*Tifajii.口Lafiid所以此项选择单通道输出，如图所示P2-6K相机,多通道输出的相机，输出方式不同，需要选择相对应的输出方式，例如四个通道输出，输出方式就应该按照下面的图示进行设置。4: S2工作在外触发模式下当控制S2相机工作在外触发模式下时，需要通过超级终端修改相机的工作方式，同时还要在原来S2相机free-run模式下修改一些参数，使采集卡配合相机的工作方式。sensorlineItng出pixels帝omtep

13、1=Apixels-roni海口2=BTAPReadout：Piranha2-4tap6Kpixtisfromtap3=Cpkdsfrcmtap4=DI"Iiritbtt+hLL-wr!°riaIa»-J11»-i(«-!rinj-下载1DB2b母曼叫固宗在计克机上背搂塞隼卡*端口X64-CLiPro1nnn4.1 硬件连接方式DB25PinNinnlH-rrvniiK-sConnccuir1,2,3t<17.5.18.23ReservedL3.5.7、g.9.10.206liigln1+1119TriglnJ-12a2+1320TriE

14、ln2-148ShaftEncodei'phaseA十1521SliaftEncoderph谀A-169ShaAEncoderphaseB-1722SluiflEncoderphaseB-13在断电条件下，将连接线一端与采集卡上的J4端口连接，另一端(DB25)与外同步信号相连。行同步信号从DB25端口的8(+)和21(+/地)接入，帧同步信号则从6(+)和19(+/地)接入。如接面阵相机，只需要接入帧同步信号。采集卡可接U的信号为LVDS/RS422信号。某些触发源或者编码器输出信号为TTL电平信号，为了保证触发的稳定性，当接入TTL信号时，TTL高电平可以直接接LVDS/RS422

15、(+),TTL地最好做一下电路处理再接入采集卡。如下图所示。其中12V的偏置电压可以用下面的电路产生。TTL电平接入电路9+12V+1卬百皿T4VT-16V虫油n220100ITII常用电压产生电路4.2 通过超级终端确定相机的外触发方式。S2相机的工作方式有以下几种。其中SYNC指的是同步信号，PRIN信号为像素复位信号，高电平时相机曝光，低电平时像素电荷清空复位。ProgrammtiLleLin«RoleProgr口nnncbl已ExposureTimeModeSYNCPRINjJDescription1NoNoMaxxcivuiiIbxfrAteand«xpcitr&

16、#171;t£iiu2liUexrudLuiMludYetetExpocttreCDuholOFFixiitilatetccuunkwidiscent3E号"tMT1asl:ntmmjdNdNnJVktxmiTimmfptwtrmHme-dExternalntenirdNoNoSmaxtEXSYNC5E>.ltrzlLrilExld3ialNoNoExtizLdllziiuuii*dildtfxlazLciJpiKtrlIeset6ExttiiuiliitczivilNoFixedLnlc苧etiwitjuic模式1、2均为内部时钟工作方式，相机按照内部的时序进行工作

17、。区别是模式1的线扫描速度与曝光时间不可修改，线扫描速度为相机所能达到的最大值，曝光时间为在此线扫描速度下，最大的曝光时间，约为1/线速度。模式3下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，但最大不能超过模式1下的线扫描速度。曝光时间为触发线速度下的最大值。所以这种曝光模式下，当触发信号频率不定，发生变化时，曝光时间会发生变化。如果光源的亮度不变，所采集到的图像会有明显的明暗变化。NEperlodLineperiodReaoocjtEMFOSITREtineExposuretimeFALLINGEDGE：IGNOREDDUR3NQREADOU内容齐全.学习、分享、下载FallingEdgeIg

18、noreddufuhgREADOin模式4下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，曝光时间与外触发信号的脉宽相同。EXSYNCCR=CHAMlR匕eiEXSVHQFA1UIKEikeignored即EKgNFADWTEkSYisCFallensEugeicnobed模式5下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，曝光时间由SYNC信号配合PRIN信号联合控制。EX5YNCFRINCR=CHARCERESETL1HEPERI8,!LIKEPERIOD：!ihePERI0口CRExposure"DmeREAtXJUWAlTlN3CRExposuFt匚TimeREADOULJMEPE

19、RIODUNEPERIODCRExposureTimeReadoutWahimgCfREjpdsuretimeWaiting模式6下，相机的线扫描速度由外触发信号的频率决定，曝光时间固定，用户可以自己设置曝光时间的大小，但时间不能超过1/线速度，否则图像会出现异常。LikePieriqpUNEPERIODCRExposureTimcREADOUWaitingCRExposureTimcReaixhjWaitingProgrammablePeriodProgrammablePeriodUsingsetCohmamdU与ihg今日七匕口射曲即口EXSYMCCR-ChargeReset4.3 通过C

20、amExpert设置采集卡的输入输出配合相机的外触发方式。相机要工作在外触发模式下，必须提供外部触发信号，而且信号相对比较复杂。用户可以自己做电路来控制信号输入，但比较复杂，而且还要另外从CameraLink标准线引出管脚输入信号。一般我们采用图像采集卡输出信号的工作方式，这样采集卡的设置就分为两部分，一部分是输出信号设置，另外一部分是对外部输入触发信号的设置。一、输出设置输出需要在“相机配置区域”的“AdvancedControl”控制栏里设置：Adv占怔凸dCantrclP占既凶总XFurairwtwValu*LiikeSyncSourceLineTrigger,InternalLineT

21、rifgerFrequency(inHr)IfoneInternalLineTi-iggertam由工&LingTriggerFreqiuencjrMin(iiL.E:<tern：=ilLineTriggerCameraLineTriegerFrequencyHIax(in.Sha.fiEacodlrinputTBTF7ZT5-LineSyncSource:行同步源。Free-run时为None。InternalLineTrigger表示采集卡按照固定的频率发出行信号，频率可以在下面的InternalLineTriggerFrequency(inHZ)'栏里设置。Exte

22、rnalLineTrigger表示采集卡接收外部触发信号，然后向相机发出行信号,般外触发信号为TTL电平信号时选用此选项。ShaftEndoderinput表示采集卡接收到编码器信号，然后向相机发出行信号。CameraLineTriggerFrequencyMin(Max):分别表示CameraExpert里设置频率数的最小最低值，当设置的数值超出范围时，程序会报警。CamaraControlmeiKodselected|IToneh|LilieInt4gritionMethodSettingLi口餐TriggerLinelutegratxotiLingTriggerMethodCameraC

23、ontrolmethodselected:用来选择上面提到的输出信号的类型。包括LineTrigger>LineIntegration（积分）两种。其中每一种方式可以选择设置信号脉冲的具体参数。(注：当LineIntegrationMethodSetting或LineTriggerMethodSetting有具体设置时，才会有LineTrigger>LineIntegration选项，否则为None）LineIntegrationMethodSetting:点击后弹出对话框如下，共有四种脉冲输出方式，根据需要选择合适的信号脉冲输出。一般需要输出两个脉冲信号，比较复杂的触发方式会选择

24、这种方法。LineTriggerMethodSetting:点击后弹出下面的对话框。只有一种脉冲信号输出方式，适用于比较简单的触发方式。通过时序图可以看出，当采集卡接收到一个外触发信号（externaltrigger）时，或者按照上面提到的Internaltrigger设置的频率发出触发信号时，会产生一个Pulse0,其中Pulse0的脉宽，极性，延时可以手动设置。接口中总共有四个端口控制相机。CC可以定义为High（一直为高电平），Low（一直为低电平），Pulse#0（即在Cameracontrolmethod选项中选择的Pulse输出信号）,Pulse#1（同Pluse#0,用于需要输出

25、两个脉冲的情况），TDILinescanDirection（用于TDI线扫描相机的扫描方向控制）。、输入需要在“相机配置区域”的“ExternalTrigger”控制栏里设置:ExternalTriggerEnableExtern城TriggerDetectionFallingEdge工ExternalTriggerLfevelActiveLowActiveKiriiEkternalTriggerMinimumDuration(inns)RisineEdseFal_lingEdgeDuil-InpulTriggerRisingEdggDud."InputTricgtrFtilingE

26、dgtFram#CountperExtern&lTriggtr卜立正+FtipridarFnvaTlTrniExternalTrigger：有Enable,Disable两个选项，控制是否有信号输入ExternalTriggerDetection:用来设置采集卡检测信号的格式，主要有ActiveLow（输入信号为低电平时，采集卡接收到信号），ActiveHigh（输入信号为高电平时，采集卡接收到信号），RisingEdge（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），FallingEdge（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）。Dual-Inp

27、utTriggerRisingEdge与DualInputTriggerFallingEdge分别对应双输入的上升沿、下降沿触发。ES-422ExternalTriggerLevelJTLEifternalTriggerNinimunDuration（inus）ExternalTriggerLevel:输入信号类型，分为RS422（差分信号），TTL电平（输入高电平=2.0V,输入低电平=0.8V）ExternalTriggerMinimumDuration：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

28、滤波的作用。CqwLperExternalTrigger1Sht.f+EncoderEdgeDrcp0ShiiftEncoderEdgeIMultiplier1Ejct&rrtalLin电TriggerSourceiutomatic|AutomaticFromShaftEncoderInputAFromShiftEncoderInputBShEikcodsrIiiputAmdBFrameCountperExternalTrigger：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。ShaftEncoderEdgeMultiplier:倍频，每检测到一个

29、信号沿，可以放大，相当于接收到多个，进行多次触发。ExternalLineTriggerSource：Automatic（采集卡自动检测编码器信号），FromShaft（通过编EncoderInputA（通过编码器输入一个A信号），FromShaftEncoderInputB码器输入一个B信号），FromShaftEncoderInputAandB（同时输入A,B两个信号）ShaftEncoderEdgeDrop:编码器的A、B信号频率相同，但相位上有差异。采集卡接编码器信号时，系统为沿触发，即上升沿与下降沿都会触发。这样每个脉冲会产生两个触发。所以需要设置EdgeDrop。如下图所示，为编码

30、器配合相机工作方式5的时序图。当同时接入A、B,（曝光时间，线速度与设置及编码器信号有关，每个系统不同）需要丢掉3个沿信号，当只接入一个信号时，需要丢掉1个沿信号。甘肯什EncoderPhas*AShaftEncoderPhaseEPulse#0,PRIN'120pijceb3us线触发惠弃去弁一丢弃曝光时间2LKJUSRjlse#1EXSYNC3Cpixels>2us_2fL:neReadout三、每种触发方式设置（1）触发模式3、6,两种触发方式基本相同，差别在于6为固定曝光时间，3的曝光时间随采集频率变化。通过超级终端设置相机工作方式按照4.1的介绍连接硬件设备，其中行触发

31、信号通过DB25的8、21脚（ShaftEncoderA）或9、22脚（ShaftEncoderB）连接。LineSyncSource设置为ExternalLineTrigger（TTL触发源）或ShaftEncoderInput（编码器输入）。根据时序图可以看出，这两种触发需要输入由高到低的一个电平信号进行触发，所以LineTriggerMethodSetting选择Method1,Pulse极性为Low,电平延时一般设置1020us,触发延时可以根据需要设置。同时CameraControlmethodSelected选择LineTrigger采集卡传输给相机的Pulse信号通过CC1输出，

32、所以把CC1设置为Pulse。如果有帧信号或接面阵相机时，又ExternalTrigger进行设置。把ExternalTrigger设置为Enable,其他参数如帧信号极性，最小脉宽等按照实际应用进行设置ExternalLineTriggerSource可以设置为自动,或者根据接入信号的情况选择A,B或者AB。如LineSyncSource设置为编码器信号，还需要对ShaftEncoder信号进行设置。倍频根据需要设置。如单独接入A或B,ShaftEncoderEdgeDrop设置为1,如果同时接入AB,ShaftEncoderEdgeDrop设置为3。(2) 模式4,由脉宽控制曝光时间。一般

33、线扫描相机很少直接用外部脉宽来控制曝光时间。可以由采集卡发出脉冲，并设置脉冲宽度来控制相机曝光。在这种曝光方式下，我们可以看到，相机需要一个高电平脉冲触发工作，所以在该模式下工作时，注意把脉冲的极性改为高电平。按照4.1的介绍连接硬件设备，其中行触发信号通过DB25的8、21脚(ShaftEncoderA)或9、22脚(ShaftEncoderB)连接。LineSyncSource设置为ExternalLineTrigger(TTL触发源)或ShaftEncoderInput(编码器输入)。LineIntegrationMethodSetting选择Method3,Pulse极性为High,曝

34、光时间可以手动设置，触发延时可以根据需要设置。如下图所示。同时CameraControlmethodSelected选择LineIntegration。采集卡传输给相机的Pulse#1信号通过CC1输出，所以把CC1设置为PulseK如果有帧信号或接面阵相机时，又ExternalTrigger进行设置。把ExternalTrigger设置为Enable,其他参数如帧信号极性，最小脉宽等按照实际应用进行设置ExternalLineTriggerSource可以设置为自动,或者根据接入信号的情况选择A,B或者AB。如LineSyncSource设置为编码器信号，还需要对ShaftEncoder信号

35、进行设置。倍频根据需要设置。如单独接入A或B,ShaftEncoderEdgeDrop设置为1,如果同时接入AB,ShaftEncoderEdgeDrop设置为3。面扫描相机有外部触发脉宽直接控制相机曝光的方式，这种方式下，外触发信号通过采集卡直接输出给相机，采集卡起滤波整形作用，不改变波形。如下图所示(3) 模式5,这种触发方式需要同时给相机输入两个脉冲，相互配合来控制相机的采集频率及曝光时间。我们看时序图，当PRIN信号上升沿时相机开始曝光，Exync信号下降沿曝光结束。而采集卡IntegrationMethod1刚好可以对应这样的脉冲输出方式。其中Pulse#0对应PRIN信号，Puls

36、e#1对应Exync信号。按照4.1的介绍连接硬件设备，其中行触发信号通过DB25的8、21脚（ShaftEncoderA）或9、22脚（ShaftEncoderB）连接。LineSyncSource设置为ExternalLineTrigger（TTL触发源）或ShaftEncoderInput（编码器输入）。LineIntegrationMethodSetting选择Method1,设置按照上图所示。同时CameraControlmethodSelected选择LineIntegration。采集卡传输给相机的Pulse#1Exync信号通过CC1输出，所以把CC1设置为Pulse1。Pul

37、se#0PRIN信号通过CC2输出，把CC2设置为Pulse。如果有帧信号或接面阵相机时，又ExternalTrigger进行设置。把ExternalTrigger设置为Enable,其他参数如帧信号极性，最小脉宽等按照实际应用进行设置ExternalLineTriggerSource可以设置为自动,或者根据接入信号的情况选择A,B或者AB。如LineSyncSource设置为编码器信号，还需要对ShaftEncoder信号进行设置。倍频根据需要设置。如单独接入A或B,ShaftEncoderEdgeDrop设置为1,如果同时接入AB,ShaftEncoderEdgeDrop设置为3。5:使用

38、固定或可变图像长度线扫描系统的纵向分辨率一般是可以调整的。采用Dalsa的X64系列采集卡，纵向分辨率可以手动设置，设置完成后，buffer的大小会固定。对于面阵相机的帧信号很好理解，即每触发一下，输出一帧图像。但线扫描呢？我们提到了行同步信号，帧信号如何理解呢？使用Dalsa的采集卡时，固定了纵向分辨率，buffer大小固定，这样当buffer充满时，即返回一帧图像，如果需要下一帧图像，需要等待下一个帧信号。这样会有一个问题，如果buffer没有存满，编码器没有触发信号输出了，但是我需要图像返回，否则只有等待编码器再次发出信号，本来属于下一帧图像的数据存到当前帧里，导致图像错乱。针对这种情况，Dalsa对采集卡的工作方式进行了扩展。一、固定图像长度这种情况下，X64采集卡接收到外触发帧信号（6、19或7、20）后，开始往内存里存储数据。采集速度与行同步信号一致。当内存存满以后，系统暂停采集，等待下一个帧触发信号，再重新采集一帧新的图像。EwternelIriggerXValu&#