Flare系列高速相机采集存储解决方案

• 关键词：高速相机存储,高速相机,flare,存储解决方案
• 摘要：高速相机发明的目的就是将不可见变为可见。人眼视觉惰性的活动阈值是每秒24次，即高于该速度的画面，认为连续运动而非一幅幅静止画面，因此从再现活动图像的角度来说，图像的刷新率必须达到24Hz以上。在自然界、工业界及微观领域，转瞬即逝的现象随处可见。例如在工业领域，现代化生产过程不断向高速化、高复杂度化发展，在这种情况下，当有异常发生时，人类肉眼根本无法看到异常的瞬间，也就无法对错误进行分析。而高速设备，为我们揭开了探索人类因速度不可见而无法进行探索的面纱。由于2000帧/秒的相机拍摄速度，就可以分辨大多数宏观机械运动，因此，结合实际应用和高速芯片技术发展进程，我们将高速分为中高速(100-2000帧每秒钟)，高速(2000-7000帧每秒钟)，超高速(MHZ)。

高速相机发明的目的就是将不可见变为可见。人眼视觉惰性的活动阈值是每秒24次，即高于该速度的画面，认为连续运动而非一幅幅静止画面，因此从再现活动图像的角度来说，图像的刷新率必须达到24Hz以上。在自然界、工业界及微观领域，转瞬即逝的现象随处可见。例如在工业领域，现代化生产过程不断向高速化、高复杂度化发展，在这种情况下，当有异常发生时，人类肉眼根本无法看到异常的瞬间，也就无法对错误进行分析。而高速设备，为我们揭开了探索人类因速度不可见而无法进行探索的面纱。由于2000帧/秒的相机拍摄速度，就可以分辨大多数宏观机械运动，因此，结合实际应用和高速芯片技术发展进程，我们将高速分为中高速(100-2000帧每秒钟)，高速(2000-7000帧每秒钟)，超高速(MHZ)。

目前随着工业生产技艺不断提升，很多工业检测和高速记录应用在追求高速的同时，对分辨率的要求也越来越高。众所周知，这两项要求都会带来同一个问题，就是图像采集的数据量变得更大，所以高速相机的使用不同于一般的工业相机，必须组成一整套的采集存储记录系统，才能满足使用者的需求。而根据不同的应用，高速采集记录系统通常分为两种：一种是针对瞬态变化的采集记录，这个发生过程通常只有几秒或者更短的时间，用高速相机+采集卡+PC组成的短时间高速采集记录系统就可以满足应用需求，而另外一种是针对高速目标或者过程进行长时间的跟踪和记录，这个过程可能需要几分钟甚至几小时的时间，极大的数据量就需要高速相机+存储盒+PC(笔记本)的长时间记录系统才能实现应用需求。我们一起来看看由Flare系列高速相机组成的这两套高速采集记录系统。

Flare系列高速相机是由加拿大IO Industries公司生产的CMOS高速相机，具备分辨率高、体积小巧、数据接口丰富、软件算法优异，性价比高等特性，非常满足客户对高速高分辨应用的需求。

短时间采集存储记录系统： 该系统主要由Flare系列(以Flare12M125为例)高速相机、采集卡、线缆、工控机及采集DEMO软件组成。

系统组成：

由于Flare12M125具有1200万的分辨率，而且在满分辨下，相机帧频可以达到124fps，所以相机每秒钟的数据量很大，我们通常使用两种工控机配置：内存型、磁盘阵列型。由于部分采集卡对PC的要求较高，需要很高的传输带宽，所以需要PC具有PCIE2.0或PCIE3.0x4以上的插槽。这套系统可以提供短时间内的高分辨率高速的采集，非常适用于工业检测的应用。

系统的结构示意图如下：

其他配置推荐：

Flare12M125相机配合其他厂家采集卡

Flare12M125相机除了可以与Active Silicon采集进行搭配使用，也可以与Dalsa、Bitflow及Matrox公司的采集卡搭配使用，下面列表中标注了现阶段Flare12M125相机与各厂家采集卡搭配使用的情况。

厂家	型号	兼容程度
Dalsa	X64-celera Full	CameraLink Full（50fps） CameraLink Full 80（60fps）
Matrox	Radient eCL	支持所有模式，但是在Dual Full 80bit(10bit)模式下，最大的帧频为60fps
Bitflow	Karbon CL	只支持Dual Full 2x8x8bit模式

短时间高速采集记录系统应用案例：

焊接—熔滴观测	PCB检测
半导体检测	高速机械运动

长时间采集存储记录系统：可以满足大部分的高速运动目标拍摄需求。该系统由高速相机、嵌入式采集存储设备及记录软件组成，实现高速采集下，数小时无压缩实时记录，同时支持附加设备信息记录如GPS、IRIG、IMU/INS等。还方便实现高速多相机同步采集记录。

系统组成：

Flare系列高速相机x1	DVR Express Core Full-Ux2
CameraLink标准线缆x4	笔记本x1

DVR Express Core：是一套内置采集卡和固态硬盘阵列的存储设备，基本囊括了市面上主流的数据传输接口(Camera Link、GigE Vision、CXP、SDI等)。内置4块固态硬盘240/480/960GB可选，单Core容量高达3.6TB，最大可扩充至14TB，可以实现将采集的图像数据实时的写入固态硬盘中，且其固态硬盘阵列的写入速度可高达680MB/s。并且可以实现高速长时间无压缩图像记录。此系列产品采用了人性化的设计，体积仅为320x165x50mm，连接简单，可以通过eSATA接口与笔记本连接，非常便于用户的系统集成。

系统结构示意图：

由此可见Flare系列长时间高速记录系统只需要存储记录设备以及笔记本就可以正常工作，体积小，稳定性高，集成度高，操作方便等优势突出。但是对于一些高危险的应用(如爆炸观测等),长距离的传输需求也尤为重要。而CameraLink的传输距离有限，在不加入中继器的前提下，最多只能传10米，所以针对这类应用，我们提出了CameraLink转光纤的完整传输方案，使用单模光纤模块并使用波分复用器来进行长距离传输，所传输的距离最长可达到10千米，可以满足用户不同应用。整个系统结构图如下所示：

相机使用两路CameraLink Full输出，需要4路不同波段的光纤分别对每路CameraLink进行传输。我们以1511nm为始，每路光纤的波段相差20nm，经过转换后的4路光纤共同经过16路的波分复用器后进行传输，到后端再将光纤解开，分成2路CameraLink Full分别接入到采集设备中。

长时间高速采集记录系统应用案例：

高速目标跟踪	长时间爆炸观测
材料力学分析	影视制作
生物/人体运动分析