09_acquisizione-immagini

Argomenti
Corso di visione artificiale
■ Sistemi
di acquisizione immagini
■ Telecamere analogiche
■ Telecamere digitali
■ Schede di acquisizione video
■ Interfacce di programmazione
Acquisizione delle Immagini
Esercitazioni A.A. 2003/2004
Sistemi di acquisizione
immagini
Videocamere
■
TC
Elaboratore
Immagini generate dalla telecamera (Tx)
■ Collegamento
■ Trasferite al sistema di elaborazione (Rx)
■
Analoga ad una fotocamera:
fotocamera:
Ingressi
– Alimentazione
– Trigger
– Scena inquadrata
• Obiettivo
• Diaframma
• Otturatore (elettronico)
■
Uscite
■
Parametri
(fisici, segnali, software)
– Segnale video
(Analogico o Digitale)
– Sincronizzazione
• Sensore (pellicola)
– AGC (On/Off e riferimento),
shutter, temp di colore…
Conversione A/D
■
Sistema di elaborazione (analogico)
■
Telecamera (digitale)
■
Collegamento (ibrido)
–
–
–
–
–
Rumore (termico e interferenze)
Problemi di ricampionamento
Basse frequenze (circa 30 fps)
fps)
Formato standard (televisivo: 768x576)
Basso costo (dipende dal sensore)
–
–
–
–
–
CMOS: conversione alla sorgente
Esistono alcuni standard (Es
(Es:: DV, DCAM, Camera Link,
Link, USB …)
Prestazioni elevate: (fino a 1000 fps:
fps: crash test)
Software complesso
Costo variabile (Firewire basso, Camera Link elevato)
elevato)
– Necessità di usare telecamere con sensori particolari
(di solito analogiche) e frame grabber digitali a basso costo
Ritardi
■ L’immagine
acquisita rappresenta un
evento avvenuto nel passato.
■ TC, buffer di tx, rx, driver, API.
■ Per applicazioni realtime occorre
avere bassi ritardi. (Elab + output)
Telecamere Analogiche
Sensori
■ Sensori
– Visibile (mono
(mono e colore), NIR, FIR
– Tecnologia CCD, CMOS
■ Formato
768x576@30fps
■ Standard PAL, NTSC
Telecamere Digitali
■
■
Sensori: visibile o NIR
Formato variabile
– risoluzione
■
■
■
■
Colore: Pattern di Bayer
continua impostabile via SW (anche nel tempo)
elevata: sensori oltre 4096x4096
supporto formati compressi (JPEG,…)
Interfacce di comunicazione
– Low End: DV, DCAM, Ethernet
– High End: CameraLink
Colore:
Separazione Spettrale
Frame grabber analogici
■
■
■
■
■
Schede con uno o più ingressi video
agganciati al bus del calcolatore
Caratterizzate da un chip di conversione
– BT8x8, Philips SAA 7146, …
– Necessari driver di dispositivo appositi
Sincronizzazione HW a basso costo
Con interfacce opportune si possono acquisire
2 segnali sincronizzati con 1 canale intrallacciato
Necessaria un’API di alto livello per mascherare
le differenze tra I chip. Video For Linux (2)
Frame grabber digitali a
basso costo
Firewire o USB.
Controller integrati sulle MoBo
■ Elevato numero di dispositivi
■ Sincronizzazione SW o HW
■ API di alto livello non mature
■
Sistemi multicanale
■
Per applicazioni avanzate occorrono più camere
– Flusso dati molto grande
– Sincronizzazione
– Regolazione camere
TC 1
TC 2
– libdc1394. USB
Elaboratore
…
TC n
API: Video for Linux 2
Sincronizzazione
■
N camere si dicono sincronizzate quando
(a parità di tempo di acquisizione)
il ritardo tra i tempi di inizio acquisizione è basso
La sincronizzazione dipende dall’applicazione
■
Hardware
■
Software
– Per fenomeni lenti (terreno) anche qualche secondo
– Per fenomeni veloci (crash(crash-test) si scende ai µs
– Telecamere master/slave
– Generatore di sincronismo
■
DCAM - Connessioni
Protocollo per scambio dati con tc FireWire:
FireWire:
– flusso di dati consegnati dalla telecamera
– parametrizzazione della telecamera
(luminosità, otturatore, bilanciamento bianco…)
Linux
Windows
Canale isocrono: video
Canale asincrono: comandi e parametri
API di alto livello:
– libdc1394
http://www.sourceforge.com/
projects/libdc1394
/libdc1394
http://www.sourceforge.com/projects
– Microsoft vision
http://research
.microsoft.com
com//projects/
http://research.microsoft.
projects/VisSDK/
VisSDK/
Apple
Embedded
…
IEEE 1394 BUS
FireWire
Hub
DCAM
Compatible
Camera
(Vendor 1)
DCAM
Compatible
Camera
(Vendor 2)
…
DCAM
■
■
DCAM
■
■
API di acquisizione video integrata kernel 2.6
Acquisizione frames
Proprietà del framegrabber (luminosità, contrasto)
Molto diffusa e stabile.
Supporta i principali framegrabber analogici
(Driver integrati nel kernel o forniti dal produttore)
DCAM
■
■
– Telecamere digitali con comandi di sincronismo
DCAM
■
■
DCAM
■
DCAM
Compatible
Camera
(Vendor n)