無損壓縮: 最大限度提高幀率并超越 GigE 帶寬的限制

在從移動目標獲取最多細節(jié)至關重要的情況下，系統開發(fā)人員不斷尋找在不影響圖像質量的情況下提高幀率的方法，最好同時將成本降至最低或者不產生額外成本。

推出無損壓縮功能

• ● 幀率最多可以提高 70%。由于圖像大小減小，攝像頭的總吞吐量降低，GigE 攝像頭的最大幀率得以提高，超過了 120MB/s 左右的 GigE 接口帶寬限制

• ● 增加單條總線上的攝像頭數量。由于鏈路上的總體數據傳輸量降低，用戶無需額外的主機適配器即可在單條總線上安裝更多的攝像頭，而不會降低同一總線/連接上其他攝像頭的圖像質量或幀率，從而可降低成本。

• ● 最大限度減小磁盤空間占用；現在可以以壓縮格式保存圖像，從而減少主機系統上的磁盤占用，并可縮短將圖像寫入磁盤所需的時間。

• ● 保留 100% 的圖像數據；無丟包

• ● 免費！無額外成本

工作原理

無損壓縮是部分 Teledyne FLIR GigE 機器視覺攝像頭的一種功能，它采用我們的專有算法來壓縮圖像數據。在向主機傳輸數據之前，先在攝像頭上進行壓縮；這樣，我們的攝像頭就能以更高的最大幀率傳輸數據，從而可在保留 100% 圖像數據的同時，利用較低的帶寬進行數據傳輸。在數據傳輸到主機后，可以解壓縮，或以體積較小的壓縮格式保存，以減少磁盤空間占用。

什么時候采用無損壓縮

部署于 ITS（智能交通系統）、工廠自動化、檢驗、機器人、運動分析以及其他高速和及（或）高分辨率應用等領域的視覺系統受制于千兆以太網帶寬。在多個 GigE 攝像頭連接單個交換機的應用中，這一限制尤為明顯。這類用例的系統設計人員常常要用到多個主機適配器；產生更多成本和故障點，或需要降低每個攝像頭的分辨率及（或）幀率方能繼續(xù)使用單個主機適配器。

無損壓縮針對此類應用減少了從攝像頭傳輸的數據量，因而降低帶寬使用率及（或）提高最大幀率，但又不影響圖像質量。也就是說，攝像頭帶寬可以突破接口帶寬限制，同時保證 100% 圖像數據。

多 GigE 攝像頭使用示例

為展示無損壓縮的價值，我們以需要在沿線的不同位置放置三個 500 萬像素攝像頭的輸送機系統作為應用示例。其中兩個攝像頭需要以 20FPS 的幀率運行，另一個以 30FPS 的幀率運行，以便系統能提供準確的輸出。此外，在本例中，工業(yè)環(huán)境和所需的電纜長度均要求使用千兆以太網。

圖 1：三個標準 BFS-PGE-50S5C 攝像頭連接至一臺 PC 主機。

這樣的系統通常按以上圖 1 所示那樣設置。PC 主機連接至三個千兆 NIC（網絡接口卡），每個 BFS-PGE-50S5 攝像頭一個。由于千兆接口的帶寬限制，攝像頭無法共享網絡接口卡（即每個攝像頭的數據傳輸要求接近一個 NIC 的帶寬限制）。第三臺攝像頭由于幀率要求更高，還必須在分辨率上做出妥協，以保持在 1GigE NIC 的可用帶寬范圍內。除了采用 3 個 GigE NIC 的設置更昂貴以外，視覺系統設計者還不得不犧牲第三個攝像頭的圖像細節(jié) - 對于該應用場景而言，效果不太理想。

圖 2：采用了無損壓縮；不再需要“變灰的”GigE NIC。

在啟用無損壓縮（假設壓縮比為 1 比 1.8）后，同樣的系統現在可以在單個接口卡上運行前兩個攝像頭，免去之前設置中的一整個 NIC，這樣就節(jié)省了空間、減少了故障點并降低了設計成本。第三臺攝像頭還能以 500 萬像素的滿分辨率實現所需的 30 FPS 幀率，同時占用的帶寬也低于之前的設置，從而節(jié)省了 CPU 資源。

總之，啟用無損壓縮可以提高攝像頭的最大幀率（最高能達到傳感器的速度），而不會降低攝像頭的分辨率。此外，這樣還可以減少鏈路上的數據，從而減少外圍設備并減少 CPU 的占用。這些獨特的功能可降低系統成本，實現更高的幀率，減少故障點，并保留 100% 的圖像數據，而不會產生任何額外成本。

支持的攝像頭型號

無損壓縮功能在我們最受歡迎的 Blackfly S GigE 型攝像頭上提供： 

即將推出的所有配備 Sony Pregius S 傳感器的 Teledyne FLIR GigE 攝像頭也將提供此功能，包括 Blackfly S GigE 和 Oryx 系列攝像頭。