ロスレス圧縮: フレームレートの最大化とGigE帯域幅制限の克服

移動するターゲットから、詳細を最大限取得することが重要な場合、システム開発者は、画質を損なうことなく、理想的として最小限の追加コストでフレームレートを向上させる方法を常に模索しています。

ロスレス圧縮機能の紹介

  • 最大フレームレートが最大70%向上。画像サイズの削減により、カメラのスループット全体が低減され、GigEカメラの最大フレームレートが標準GigEインタフェース帯域幅の120MB/秒を超えることを可能にします。
  • 1つのバス上のカメラ数を増やします。リンクを介した全体的なデータ送信がより低いため、ユーザーは、同じバス/接続上の他のカメラの画質やフレームレートを低下させることなく、より多くのカメラを1つのバスに収容でき、追加のホスト・アダプタが不要になり、コストを削減できます。
  • ディスク領域の使用を最小限に抑えます。’圧縮フォーマットでイメージを保存できるため、ホストシステムのディスク使用量を削減し、ディスクへのイメージの書き込みに必要な時間を短縮できます。
  • 100%の画像データを保持、パケット損失なし
  • 無料です! 追加料金なし

仕組み

ロスレス圧縮は、弊社独自のアルゴリズムを使用して画像データを圧縮する一部のTeledyne FLIR GigEマシンビジョンカメラで利用できる機能です。圧縮は、ホストにデータを送信する前にカメラで行われます。これにより、弊社のカメラは、100%の画像データを維持しながら、データ送信のために低帯域幅を利用して、より高い最大フレームレートでデータを送信できるようになります。データがホストに送信されると、圧縮を解除したり、小さく圧縮された形式で保存したりして、ディスク領域の使用率を下げることができます。

 

ロスレス圧縮が有効な場合とは

ITS (Intelligent Traffic Systems/ 高度道路交通システム) をはじめ、ファクトリーオートメーション、製品検査、ロボティクス、スポーツ分析、その他の高速・高解像度アプリケーションなどの分野に導入されているビジョンシステムは、ギガビットイーサネットの帯域幅制限の問題に直面することが多々あります。特に、ひとつのスイッチに複数の GigE カメラを接続する必要があるアプリケーションでは、この制限が大きな障害となります。このようなユースケースでは、システム設計者は複数のホストアダプターの使用を余儀なくされることが多く、追加の費用がかかる上に不具合の原因にもなりかねません。単一のホストアダプターを使い続けることもできますが、その場合、各カメラの解像度やフレームレートは妥協せざるをえません。

ロスレス圧縮は、このような状況で特に有効です。カメラから転送されるデータ量を減らし、画質を損なうことなく帯域幅の使用量を抑えて最大フレームレートを上げることができます。つまり、カメラの帯域幅がインターフェースの帯域幅の制限を越えても、画像データを 100% 維持できるのです。

 

複数の GigE カメラを使用した使用例

ロスレス圧縮の価値を実証するために、コンベヤーベースのシステムのユースケース例を見てみましょう。ここでは、3台の5MPカメラをラインに沿って異なるポイントに配置する必要があります。正確な出力を得るためには、これらのカメラのうち2台が20FPSで動作し、3台目が30FPSで動作している必要があります。さらに、産業環境と必要なケーブル長によっては、この場合はギガビット・イーサネットを使用する必要があります。

図1:ホストPCに接続された3台の標準BFS-PGE-50S5Cカメラ。

 

こうしたシステムは、通常、上記の図1に図示されるようにセットアップされます。ホスト PC は BFS-PGE-50S5カメラごとに 1 つずつ、3 つのギガビット NIC’ (ネットワーク・インターフェイス・カード)に接続されます。ギガビット・インターフェイスの帯域幅制限のため、カメラはネットワーク・インターフェイス・カードを共有’できません(つまり、各カメラ’のデータ伝送要件は、1つのNICの帯域幅制限に近くなります)。3台目のカメラは、フレームレート要件が高いため1GigE NICの利用可能な帯域幅内に収まるように解像度も妥協する必要があります。3GigENICに対するよりも高価なセットアップであるだけでなく、ビジョン・システム・デザイナーは、3番目のカメラの画像の詳細を妥協する必要もあります。これは、このアプリケーションにとって理想的な結果ではありません。

 

図2:ロスレス圧縮の場合、“グレー表示”のGigE NICは不要になります。

 

ロスレス圧縮を有効にすると(圧縮比が1~ 1.8の場合)、同じシステムで最初の2台のカメラを1つのインターフェイス・カードで実行できるため、以前のセットアップからNIC全体を排除、スペースの節約、障害点を削減、設計コストの削減が実現できます。また、3台目のカメラは、必要とする30FPSをフル5MPの解像度で達成でき、以前のセットアップよりも低い帯域幅を使用し、CPUリソースを節約できます。

つまり、ロスレス圧縮を有効にすると、カメラの解像度を低下させることなく、カメラの最大フレームレート(最大センサー速度)を向上させることができます。また、リンク上のデータ量を削減できるため、周辺装置の数も少なく、CPU使用率も低下します。これらの独自の機能により、システムコストを削減し、フレームレートの向上、障害点の低減を実現し、追加コストを発生させる–ことなく100%の画像データを維持します。

 

対応カメラモデル

ロスレス圧縮機能は、弊社の最も人気の高いBlackfly S GigEモデルで使用できます。

 

 

カメラモデル

メガピクセル

FPS LLC 無効

FPS LLC 有効

FPS % 増加

BFS-PGE-04S2

0.4

291

349.7

20%

BFS-PGE-14Y3

1.4

92

150

63%

BFS-PGE-16S2

1.6

78

112

44%

BFS-PGE-19S4

1.9

60

79.9

33%

BFS-PGE-23S3

2.3

53

80

51%

BFS-PGE-31S4

3.1

35

51

46%

BFS-PGE-50S5

5

22

33.4

52%

BFS-PGE-70S7

7

17.4

24.9

43%

BFS-PGE-88S6

8.8

13.9

19.6

41%

BFS-PGE-122S6

12.2

10

14.4

44%

BFS-PGE-161S7

16.1

7.5

12

60%

BFS-PGE-200S6

20

5.1

5.9

16%

 

また、この機能は、Blackfly S GigEOryxカメラファミリーの両方で、Sony’のPregius Sセンサーを搭載した今後発売されるすべてのTeledyne FLIR GigEカメラでも利用可能になります。

詳細な手順については、‘ロスレス圧縮を有効にする方法”をクリックします。

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