АЦП и видеокамера

Привет, Андрей!

Интересная, однако, задача... Около 20 лет занимался разработкой специальных телевизионных систем. Может, чем-то и смогу помочь.

Andrey Kanunnikov пишет:

Откуда такие требования? Обосновать можно?

Как я понимаю, нужна съемка быстропротекающих процессов? Не секрет - каких именно? Условия освещения? Требования к разрешению?

Готовых (серийных) - почти точно нет.

Andrey.

Привет!

Andrey Kanunnikov пишет:

Если речь идет о телевизионном сигнале, то 8 уровней квантования - за глаза. В крайнем случае 9. Но 12 - это явно лишнее.

Что касается частоты дискретизации, то ее уменьшение вдвое - втрое от первоначально заявленной выглядит по меньшей мере странно. Ведь частота дискретизации однозначно связана с шириной спектра измеряемого сигнала, и если достаточно 10 МГц - зачем городить АЦП на 30? И сложнее, и дороже, и объем бесполезных данных, которые нужно хранить и обрабатывать, больше. Надо бы определиться...

Насколько быстропротекающие? Расстояние до объекта и размеры поля зрения? Ожидаемая траектория движения объекта (вдоль строки, поперек, по диагонали или вообще произвольная)? Относительные размеры объекта к размерам поля зрения? Контраст объекта на фоне? Камера черно-белая или цветная? Необходимая степень пространственной детализации изображения? Условия эксплуатации (температурный диапазон, влага, условия видимости (рассеяние среды и т.д.))?

Без подробного понимания назначения аппаратуры вряд ли кто-то что - либо толковое предложит.

Потому как малосерийное или вообще единичное изделие.

Для ПЗС приборов верхний предел быстродействия достаточно далекий (хуже с медленными процессами), вот только с ростом частоты считывания сильно ужесточаются требования к освещению. И к обработке сигнала.

Есть и другие способы, но, пока я не понял назначение системы, обсуждать их нет смысла.

Обломись. В смысле, не бывает видеокамер, которые дают одновременно 2000 кадров/с и 12 бит динамического диапазона. По крайней мере, кремниевых CCD камер с разрешением хотя бы как у телевизора.

Вал. Дав.

VD> Обломись. Как Вы это понимаете?

VD> В смысле, не бывает видеокамер, которые дают одновременно VD> 2000 кадров/с и 12 бит динамического диапазона. По крайней мере, VD> кремниевых CCD камер с разрешением хотя бы как у телевизора. VD> Вал. Дав. Прежде чем отвечать на письмо, его нужно внимательно прочитать.

Andrey.

VN> Если речь идет о телевизионном сигнале, то 8 уровней квантования - за VN> глаза. В крайнем случае 9. Hо 12 - это явно лишнее. Hет, сигнал не теливизионный. Сигнал будет браться с датчиков, регистрирующих какие-либо параметры.

VN> Что касается частоты дискретизации, то ее уменьшение вдвое - втрое от VN> первоначально заявленной выглядит по меньшей мере странно. VN> Ведь частота дискретизации однозначно связана с шириной спектра VN> измеряемого сигнала, и если достаточно 10 МГц - зачем городить АЦП на VN> 30? Hеобходим комплект аппаратуры, который оказался бы достаточно универсальным, то есть с его помощью можно было бы проводить бОльшую часть работ. Я прикинул, и с запасом взял 30МГц, но крайняя граница, опять же из нехитрых расчётов, - 10МГц. VN> И сложнее, и дороже, и объем бесполезных данных, которые нужно хранить VN> и обрабатывать, больше. Hадо бы определиться... Бесполезные данные - не беда, а на счёт сложнее и дороже - видимо, это не будет принципиально.

VN> Расстояние до объекта и размеры поля зрения? До объекта 1..4 метра, поле зрения - градусов 60, я думаю.

VN> Ожидаемая траектория движения объекта (вдоль строки, поперек, по VN> диагонали или вообще произвольная)? Смотря, что придётся записывать. Hо при такой скоростной съёмке - вдоль строки, хотя, можно камеру и на бок положить. :)

VN> Относительные размеры объекта к размерам поля зрения? Где-то 1:1.

VN> Контраст объекта на фоне? Вот этого уже не знаю, но, вообще говоря, не очень...

VN> Камера черно-белая или цветная? Да я думаю чёрно-белая уже будет хорошо.

VN> Hеобходимая степень пространственной детализации изображения? Hу, скажем, с дистанции 1м хотелось бы хорошо различать элементы размером с

VN> Условия эксплуатации (температурный диапазон, влага, условия видимости VN> (рассеяние среды и т.д.))? Температура комнатная - 15..35С, влага - 70..80%, рассеяния среды нет.

VN> Без подробного понимания назначения аппаратуры вряд ли кто-то что - VN> либо толковое предложит. Я согласен. Дело в том, что я сам в этих камерах, мягко говоря, хреново разбираюсь... :) Hо камера нужна, так что буду благодарен за любой совет и помощь.

VN> Для ПЗС приборов верхний предел быстродействия достаточно далекий VN> (хуже с медленными процессами), вот только с ростом частоты считывания VN> сильно ужесточаются требования к освещению. И к обработке сигнала. Hу да, к той камере ещё неслабый блок обработки рядом ставился.

Andrey.

См. ниже.

Прочтя письмо, я был уверен, что АЦП нужен для оцифровки видео. А так сам по себе АЦП, разумеется, существует, например, AD9224, правда, к нему ещё машинку (конечный автомат) надо сочинять, чтобы результаты в память складывать. Да и быстрые камеры в природе бывают, например, на

Вал. Дав.

Ещё, вон,

Вал. Дав.

VD> к нему ещё машинку (конечный автомат) надо сочинять, чтобы результаты VD> в память складывать. Да и быстрые камеры в природе бывают, например, VD> на

Andrey.

VN>> Откуда такие требования? Обосновать можно? IMHO тут всёж что-то с чем-то не сходится. Вот что мне нравится, так это вера в мошь современных компьютеров. Гигагерцы ЦПУ голову заморочили?

AK> терять. Хотя, частоту дискретизации можно было бы и снизить, но уже AK> никак не ниже 10..15МГц. А мне показалось, что её ещё и поднимать придётся для заданных требований. Хотя если согласиться на кадр 128x96, то

При 32bit 33MHz PCI при 1-байтовом пикселе рассчитывать стоит масимум на

При двухбайтовом пикселе - соответственно в 2 раза меньше пикселов, кадр типа 180x120.

AK> Да, процессы достаточно быстропротекающие. Дополнительного освещения AK> пока нет, AK> но в случае необходимости (а похоже, без него не обойтись) установим. Теперь о 12 битах. Для того, чтобы 12 бит были осмысленными, нужен приёмник с немаленьким пикселом и хорошее освещение (большой сигнал) и малые шумы считывания (хороший фотоприёмник, низкая частота считывания) Иначе всё равно "низ в шумах, верх до 4096 не дотягивет".

AK> Что AK> касается разрешения - честно говоря не знаю, но думаю 640х480 устроит. Хех.... "Ну и шуточки у вас" Сегодня вроде бы уже не 1 апреля.

wbr,

Привет Oleksandr!

Thursday May 06 2004 22:28, Oleksandr Redchuk wrote to Andrey Kanunnikov:

AK>> Что AK>> касается разрешения - честно говоря не знаю, но думаю 640х480 устроит. OR>

OR> Хех.... "Hу и шуточки у вас" Сегодня вроде бы уже не 1 апреля. OR>

OR> 640*480*2000fps ~ 614MHz пикселов (прописью - шестьсот четырнадцать OR> мегагерц). OR> Это надо фотоприёмник с четырьмя выходами и четыре АЦП по 150MHz OR> каждый. OR> Даже если АЦП 8-битные, это поток 615 мегабайт в секунду. OR> Что превышает раз эдак в 7 пропускную способность 32bit 33MHz PCI, OR> да и 64bit 66MHz от одной мысли о таком потоке кондрашка хватит.

И еще вопрос - "а куда и как все это складывать" ?

Alexander Torres, 2:461/28 aka 2:461/640.28 aka 2:5020/6400.28 aka snipped-for-privacy@yahoo.com

Hi Alexander!

At четвеpг, 06 мая 2004, 23:56 Alexander Torres wrote to Oleksandr Redchuk:

OR>> Даже если АЦП 8-битные, это поток 615 мегабайт в секунду. OR>> Что превышает раз эдак в 7 пропускную способность 32bit 33MHz PCI, OR>> да и 64bit 66MHz от одной мысли о таком потоке кондрашка хватит.

AT> И еще вопрос - "а куда и как все это складывать" ?

В буфеpную память. А потом pазгpебать, медленно и печально. Этот ваpиант довольно pаспpостpанен - пишется лишь интеpесующий кадp, а дальше большой пpомежуток между кадpами. Благо в наше вpемя кадp этот может быть весьма изpядного pазмеpа, четыpе 512Мбит микpосхемы динамической памяти - это

Я не пpосто так пишу. Я знаю, имел опыт на тему подобных систем - с быстpыми АЦП.

Cheers, Aleksei [mailto: snipped-for-privacy@nm.ru]

Пpивет тебе, Alexander!

Дело было 06 мая 04, Alexander Torres и Oleksandr Redchuk обсуждали тему "АЦП и видеокамеpа".

OR>> Даже если АЦП 8-битные, это поток 615 мегабайт в секунду. OR>> Что пpевышает pаз эдак в 7 пpопускную способность 32bit 33MHz PCI, OR>> да и 64bit 66MHz от одной мысли о таком потоке кондpашка хватит.

AT> И еще вопpос - "а куда и как все это складывать" ?

штук 6 хаpдов UDMA160 и писать впаpаллель с pазделением потока... :)))

Удачи! Александp Лушников.

Привет!

Andrey Kanunnikov пишет:

Тогда нужно было разделить задачу, чтобы не вводить общественность в заблуждение :-)

типа "запас..."? Подход, конечно, практичный, но платить за него дорого придется.

Понятно. Источники финансиования становятся более очевидными :-)

Из приведенного далее - не устроит.

Если это электрический (или который может быть преобразован в электрический) импульс - то телевидение здесь вообще ни к чему. Испокон веку такие задачи решались при помощи запоминающего осциллографа. А потом делай с этой картинкой в тиши лаборатории что хочешь. Поскольку задача так и остается не до конца раскрытой (понимаю, возможно ее и нельзя раскрывать), то предложить что-то более внятное сложно.

Предвидятся некоторые проблемы с оптикой. Короткофокусные объективы имеют достаточно большие геометрические искажения.

Так что все-таки придется записывать? Хотя бы условно?

А двигаться куда?

Контраст определяет необходимый динамический диапазон АЦП. Тогда может быть и 8 разрядов будет много.

Это уже легче...

Вот теперь самое интересное. ПРи поле зрения 60 градусов и дистанции 1 метр ширина поля зрения (предположим, ВДОЛЬ строки) будет 2*1*tg30=1,15 метра. Количество разрешаемых элементов 1,15/0,003 = 383. Для уверенного распознавания элемента нужно не менее 4 точек на элемент. Тогда потребное количество точек ВДОЛЬ строки должно быть не менее 383*4=1532. Это не считая движения, в статическом режиме.

Хоть это не проблема...

Да за советы денег не берем :-) Было бы что посоветовать.

Естественно. Камера - всего лишь датчик изображения, а вот что с ним дальше делать...

VN> электрический) импульс - то телевидение здесь вообще ни к чему. VN> Испокон веку такие задачи решались при помощи запоминающего VN> осциллографа. А потом делай с этой картинкой в тиши лаборатории что VN> хочешь. Идея вот в чём: положим есть какая-то произвольная установка, увешанная датчиками. Hеобходимо записать сигнал с датчиков, а параллельно ещё и посмотреть как она фыркает и чихает. :) Hо, конечно же, при 2000к/сек нет нужды писать сигнал с датчика, регистрирующего, например, перемещение какого-то её элемента, с частотой 10МГц. Такие частоты понадобятся только для записи каких-то отдельных коротких процессов.

Andrey.

Промоделируй. Возьми обычную 25-герцовую видеокамеру, нацепи на неё

Гайка М8 - достаточно тяжёлый объект, для изучения её полёта камера вообще не нужна: полёт баллистический и траетория полностью восстанавливается по небольшому количеству данных (например, место старта гайки, место попадания её в ограждение и промежуток времени между стартом и финишем).

Вал. Дав.

VD> Промоделируй. Возьми обычную 25-герцовую видеокамеру, нацепи на неё VD> 60-градусный объектив и наведи на неподвижную модель твоего объекта. VD> Будет весьма наглядно и понятно. Объектива нет, да и не удобно это для прикидок. Хотелось бы что-то типа формулы или готовых чисел, на крайняк - с чем сравнить.

VD> Гайка М8 - достаточно тяжёлый объект, для изучения её полёта камера VD> вообще не нужна: полёт баллистический и траетория полностью VD> восстанавливается по небольшому количеству данных (например, место VD> старта гайки, место попадания её в ограждение и промежуток времени VD> между стартом и финишем). Всяко бывает.

Andrey.

Формула элементарная: если начало отсчёта расположить во входном зрачке объектива, а ось Z направить вдоль его оптической оси, то точка объекта с координатами x,y,z отобразится в точку изображения с координатами x'=-xf/z и y'=-yf/z, где f - фокусное расстояние объектива. А угол зрения объектива выражается как двойной арктангенс отношения полуразмера кадра к фокусному расстоянию. Для неаффинных объективов ("рыбий глаз" и т.п.) к полученным координатам надо применить ещё одно преобразование.

С таким ТЗ всяко и сделают.

Вал. Дав.

VD> координатами x'=-xf/z и y'=-yf/z, где f - фокусное расстояние VD> объектива. А угол зрения объектива выражается как двойной арктангенс VD> отношения полуразмера кадра к фокусному расстоянию. Для неаффинных VD> объективов ("рыбий глаз" и т.п.) к полученным координатам надо VD> применить ещё одно преобразование. Какое?

Andrey.