讓10GigE機器視覺變得可靠且經濟實惠-包括多攝像頭設置

概述

快速檢測線、半導體工廠、智能交通系統、運動分析和容積捕捉等多種視覺系統應用場景都需要高分辨率、高 FPS 和高數據傳輸率來達到更好的結果。對于希望利用幀率更快和分辨率更高的機器視覺攝像頭來改進輸出的視覺系統工程師來說，從 1GigE 升級到 10GigE 是顯而易見的選擇。然而，根據 AIA（自動成像協會）的研究，其采用相當緩慢。考慮到這種升級帶來的三個技術挑戰：可靠性（丟包）、高 CPU 使用率和高延遲，這一點可以理解。本文介紹了 Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案如何解決這些挑戰。

更新1：完美的性能

雖然 10GigE Vision 的帶寬比 GigE Vision 協議高 10 倍，但 10GigE 主機適配器性能卻并未相應提高。從攝像頭向主機的數據傳輸通常會導致 CPU 過載，造成應用程序緩沖區溢出，以及對于要求苛刻的應用程序而言不可接受的丟包水平。

通過利用主機適配器直接在卡上處理數據包接收和圖像重建，CPU 就不再需要管理這些任務。Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案專為應對此類情況而設計。如我們下方的測試結果所示，系統可靠性可大幅提高，從而顯著減少丟包，進而減少丟幀。

該捆綁解決方案可與我們全新的定制 SDK 驅動程序無縫結合，專門用于處理 Myricom 卡提供的數據。通過這種組合，可以完美、可靠地將圖像數據從攝像頭傳輸到主機 PC 上。檢測結果見下方附錄：可靠性和 CPU 使用率測試。

Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案的高性價比使其成為顯而易見的選擇；與分別購買硬件再集成相比，這是一種經濟實惠且高度可靠的設置。

更新2：CPU 使用率可管理

理論上，CPU 最高可以用一個內核的 100% 來處理從 10GigE 接入的輸入數據，并且在運行多個應用程序/攝像頭時可以使用多個內核。通過使用 Myricom 卡來管理數據包接收和圖像重建，每個應用程序的 CPU 使用率可以低至 1%，從而可以將更多的 CPU 周期用于圖像處理。檢測結果見下方附錄：可靠性和 CPU 使用率測試

更新3：延遲縮短

10GigE Vision 的幀延遲不是確定的；這意味著幀的到達可能伴隨顯著的時基抖動。在某些情況下，特別是對于交換機，不僅存在丟包，有時幀的接收會出現逆序現象。Teledyne FLIR Oryx + Myricom 捆綁解決方案通過及時通知幀完成以縮短延遲，以及減少時基抖動來解決這個問題。

附錄：可靠性和 CPU 使用率測試

測試1：高帶寬 7 天串流

使用通過 Teledyne FLIR Spinnaker API 創建的定制控制臺應用程序，設置由 890 萬像素 Teledyne FLIR Oryx 攝像頭來連續捕捉圖像，并跟蹤任何不完整的圖像，無額外的處理或第三方資源密集型程序同時運行。

測試結果：采集約 4000 萬幀圖像；檢測到 0 幀不完整/丟失的圖像。

注：在整個 7 天的測試期間檢查了 CPU 使用率，發現始終保持在 1%。在停用新的 Myricom 驅動程序，僅依靠 FLIR 標準濾波器驅動器的情況下，專門用于應用程序的 CPU 核心的 CPU 使用率保持在大約 100% 的水平。

測試2：雙攝像頭串流

該測試包括在同一定制控制臺應用程序中運行的兩臺 Oryx 攝像頭（ORX-10G-123S6M 和 ORX-10G-89S6C），每臺攝像頭的帶寬為 6.7 Gb/s，連續運行 24 小時。

測試結果：每個攝像頭采集約 600 萬幀圖像；檢測到 0 幀不完整/丟失的圖像

測試3：24 小時 CPU 壓力測試

該測試包括一臺 Oryx 攝像頭（ORX-10G-123S6M），其設置與測試 1 相同。

使用了與測試 1 相同的控制臺應用程序，但這次同時使用了另一個應用程序；該定制應用程序旨在模擬高工作負荷，CPU 的總使用率約為 90%（所有八個內核）。

測試結果：采集約 600 萬幀圖像；檢測到 0 幀不完整/丟失的圖像

測試系統硬件和軟件規格：

i7-9700k @ 3.6GHz | 16GB | Windows 10 1809

Teledyne FLIR Spinnaker 2.1.0.82 和 PGRLwf 2.7.3.397 與帶 Myricom 支持的定制 2.3.0.x 版本

Oryx ORX-10G-123S6M

Oryx ORX-10G-89S6C