Silicon Software [d] - microEnable III

Die "XXL" Version ist das Flaggschiff der microEnable III Produktlinie. Neben den Standardfunktionen der microEnable III, unterstützt die "XXL" Version bis zu zwei BASE oder eine MEDIUM Kamera mit CameraLink Schnittstelle.

Die erweiterte Kapazität der FPGA Rechenleistung ermöglicht komplexe Bildvorverarbeitungen direkt auf der Framegrabber-Hardware. Der Standardumfang der Auslieferung umfasst ein erweitertes Applet-Set mit einer durchgehenden internen 12bit Berechnungsgenauigkeit. Weitere hardware-basierte Features sind mit sehr hoher alare implemented in a very high algorithmic quality.

microEnable III-XXL wurde insbesondere für Anwendungen mit Bedarf an kundenspezifischen Erweiterungen und Änderungen entworfen. Sie ist somit die ideale Plattform in Verbindung mit VisualApplets®. VisualApplets® ermöglicht eine kunden-spezifische Programmierung des FPGA Prozessors der microEnable III-XXL.

Das Framegrabber System der microEnable III-XXL ist auf verschiedene Wege erweiterbar. In Verbindung mit dem Master-Slave Modus des opto-entkoppelten Triggerboards können mehrere Framegrabber auf einfache Art synchronisiert und gesteuert werden. Mit Hilfe von dem CameraLink Duplikator CLIO können Bilddaten auf bis zu 256 microEnable III Framegrabber verteilt und unterschiedlich berechnet werden.

microEnable III-XXL ist ein hochprogrammierbarer Framegrabber mit besonderen Vorverarbeitungsfähigkeiten und prädestiniert für die Zusammenarbeit mit VisualApplets®.

Der Einsatz von Farbanwendungen bedeutet den Umgang mit einer hohen Bilddatenbandbreite und eine aufwändige Bildverarbeitung durch den Computer.

Einige Beispiele für hardware-basierte Farbvorverarbeitungen auf der microEnable III-XXL:

Ein spezielles Applet auf der microEnable III-XXL konvertiert Bilddaten mit Bayer-Pattern in den RGB Farbraum. Die Konvertierung vom RGB in den HSI Farbraum ermöglicht eine einfache Bestimmung von Farbbereichen. Diese Farbfelder können herangezogen werden, um Bereiche zu definieren, die z.B. ausgeblendet oder hervorgehoben werden sollen. Die Wertebereiche können hierbei für Farbe ebenso definiert werden, wie auch für die Sättigung oder Intensität (HSI= Hue-Saturation-Intensity). Das Ergebnis der Segmentierung wird zur Anzeige wieder in den RGB Farbraum rückkonvertiert. Der komplette Prozess findet hierbei in Echtzeit statt.

microEnable III-XXL verwendet komplexe Algorithmen zur Rekonstruktion des Bayer-Patterns in RGB Farben. Mit einer 7*7 LaPlace Methode erreicht die Bildkonvertierung und -ausgabe annähernd die Qualität einer 3-Chip Kamera. Aussergeöhnliche Qualitätssteigerungen werden insbesondere in der Darstellung von Kanten und in der Berechnung von gleichmäßigen Flächen erreicht.

microEnable III-XXL wird mit der aktuellen Software-Version 3.1 ausgeliefert, die neu entwickelte Applets für eine hochqualitative Bildvorverarbeitung ohne Performanceeinbusse enthält. Insbesondere die durchgängige Bearbeitung und Berechung mit 12bit Auflösung bzw. Genauigkeit, die Implementierung der Knee Lookup Tabelle für die Bildverbesserung und Kamerakalibration, die hochqualitative Bildvorverarbeitung für die Farbrekonstruktion und die Shading Korrekturmöglichkeiten sind nur einige Höhepunkte der neuen Softwareversion.

Bilddaten werden intern mit einer Auflösung von 12bit berechent ohne Verlust der Performance. Um die Qualität der hohen Bit-Tiefe nicht zu verlieren, werden die Daten in 16bit ausgegeben. Sogar doe Bayer Patternrekonstruktion und die Shading Korrektur werden in 12bit berechnet.

Die 12XXL Applets lassen eine Bildgröße von bis zu 16k Pixel Breite und 64k Pixel Höhe zu. Ausschließlich die Bayer Farbapplets und das 2D-Shading-Applet sind auf 2k Pixel Breite (7*7 Bayer HQ), 4k Pixel Breite(3*3 Dual Bayer) bzw. 4k Pixel Breite und 4k Pixel Höhe (2D Shading) begrenzt.

Die Knee Lookup Tabelle ist ein mächtiges Werkzeug, um die Bildqualität zu verbessern oder auch eine Kamera zu kalibrieren. Sie arbeitet intern mit einer Auflösung von 12bit und einer Ausgabe von 16bit. Nichtlineare Pixel-Manipulationen können über 256 Stützpunkte definiert werden. Die Knee Lookup Tabelle kann über vordefinierte Settings für die Einstellungen von Helligkeit, Kontrast und Gamma-Werte herangezogen werden..

Der Weißabgleich steuert automatisch oder auf manuelle Weise die Konfiguration der Farbkanäle. Das komplette Farbspektrum wird hierbei für den nichtlinearen Weisabgleich herangezogen. Blau, Rot und Grün können unabhängig und getrennt konfiguriert werden.

Die Sensorauslesekorrektur ermöglicht die Neuordnung der TAPs sowohl von Standard-, als auch von Nicht-Standardkameras.

Alle Zeilenkamera-Applets unterstützen die Shaft Encoder (glass scale) Funktionalität. Die A-B Richtung wird erkannt, ebenso können bei einem Rückwärtslauf die "doppelten" Zeilen unterdrückt werden.

Die serielle RGB Ausgabe ist ein spezieller Modus einiger BASE Konfiguration Zeilenkameras. Er ermöglicht die serielle Ausgabe von Farbdaten mit einer Bit-Tiefe über 24bit.

"Colour Field Array" (CFA) Kameras sind Grauwertkameras mit einer speziellen Folienbeschichtung. Die Originalfarben können durch Verwendung von speziellen Algorithmen rekonstruiert werden. Das Verfahren in dem 7*7 Bayer HighQuality Applet ist eine rechentechnisch aufwändige Methode mit einer hochqualitativen Farbausgabe. Der Vorteil des algorithmisch einfacheren 3*3 Bayer Applets liegt in dem synchronen Betrieb von zwei Farbkameras mit gleichzeitiger Farbdarstellung ud -ausgabe.

Die "spatial offset" Korrektur ermöglicht eine Kompensation des statischen Sensorrauschens durch die subtraktive Shading Korrektur.

Die "spatial scaling" Korrektur ermöglicht eine Kompensation von statischen Beleuchtungseffekten durch die multiplikative Shading Korrektur..

Die "defect pixel" Interpolation (oder auch als Fixed Pattern Noise Cancallation bezeichnet) ermöglicht die Eliminierung der statischen weissen und schwarzen Pixel und eine inhaltsbezogene Vervollständigung des Bildinhaltes durch eine Interpolation der umgebenden Pixelinhalte. Weisse und schwarze Pixel entstehen durch andauernd unter Strom stehende bzw. stromlose CMOS Sensoreinheiten.

1) High-Quality Bayer Pattern Rekonstruktion durch 7*7 LaPlace Interpolationsmethode; 2) Bayer Pattern Rekonstruktion durch 3*3 bilineare Interpolationsmethode

microEnable III und microEnable III-XXL sind 64bit / 66 MHz Framegrabberkarten, die sich durch höchste Performance und Leistungsfähigkeit auszeichnen. Der moderne PCI-64 Bus vervierfacht die mögliche Datenrate zwischen Peripherie und Mainboard. Die microEnable III Produktlinie verhindert hierdurch Datentransferengpässe, bleibt aber dennoch kompatibel zu PCI-32 Standardcomputern.

Konstante Datenraten von über 200 MByte garantieren auch den Einsatz von aktuellen Highspeed-Kameras. Daher eignet sich microEnable III ideal als Lösung für zeitkritische Aufgaben, insbesondere beim Einsatz von zwei Kameras oder für die Aufnahme von Bildsequenzen mit sehr hoher Bildrate oder sehr hoher Auflösung. Seine Speicherausstattung von 96 MByte SDRAM ermöglicht die verlustfreie Aufnahme von Bildern. microEnable III wurde für den Zweikamerabetrieb und die Echtzeit-Bildvorverarbeitung optimiert.

Die integrierten Bildvorverarbeitungen ermöglichen die Entlastung des Hauptprozessores und garantieren zugleich eine Echtzeitfäghigkeit in der Ausführung. Als intelligenter Framegrabber ermöglicht er durch zusätzliche Programmierungen seines integrierten Prozessors eine effiziente Anpassung an neue Aufgabenstellungen und Kameraspezifikationen.

Warum die Spezialisierung auf CameraLink?
Die CameraLink-Technologie bietet die Kombination aus höchster Leistungsfähigkeit und einfacher Systemintegration. Die Spezifikation ermöglicht einen Datentransfer von 250 MByte/sek. über ein einziges Kabel, bei zwei Kabeln sogar bis fast 700 MByte/sek. und ist damit das ideale Interface für High-Speed Kameras der heutigen und der nächsten Generation.
Neben den Daten wird auf einem standardisierten Kabel sowohl der Kameratrigger, als auch die -konfiguration übertragen. Ein einziges Kabel genügt. Dieses ist zudem wegen der seriellen Übertragung auch äußerst flexibel. Zusammen mit der standardisierten Softwareschnittstelle ermöglicht Ihnen CameraLink eine einfache und elegante Integration in Ihre Anwendung.
Der microEnable Framegrabber erlaubt den Betrieb von CameraLink-Kameras im BASE- (1 Kabel bis 250 MByte/sek.) oder MEDIUM-Betrieb (2 Kabel bis 500 MByte/sek.) Zusätzlich können Sie zwei Kameras parallel uind synchronisiert betreiben.

Der microEnable III Framegrabber verwendet den Koprozessor der Xilinx Spartan2 FPGA Serie, hat zwei CameraLink Anschlüsse, eine Trigger-Steckverbindung und eine weitere Steckverbindung für optionale Signalein- und ausgänge.

Technische Beschreibung
Datenblätter		Sprache
	microEnable III Datenblatt	de/en	Beschreibung ausschließlich der Produktlinie microEnable III (dt/en)
	microEnable Produktlinie Datenblatt	de/en	Beschreibung der Produktlinie microEnable I bis microEnable III (dt/en)

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Produktlinie
Produktmodelle		Zusätzliche Interfaces
	microEnable III MXC2S-300 microEnable mit Xilinx Spartan XC2S-300 Koprozessor		TTL-Triggerinterface mit 4 TTL-Eingängen und 8 TTL-Ausgängen
	microEnable III-XXL MXC2S-600 microEnable mit Xilinx Spartan XC2S-600 Koprozessor		OPTO-Triggerinterface mit 4 Eingängen und 8 Ausgängen (optoentkoppelt)
			CLIO (CameraLink Input Output Unit) zum Verteilen der Kameradaten auf bis zu 256 microEnable III Boards

Vergleichstabelle microEnable III / microEnable III-XXL
	Standardversion	XXL-Version
Visionprozessor
Xilinx FPGA	Spartan XC2S 300 E	Spartan XC2S 600 E
Vorverarbeitungskapazität	hoch	sehr hoch
Hardwareausstattung
PC Schnittstelle	PCI 64-bit/66MHz
Framegrabberspeicher	96 MBytes
Kameraschnittstelle	2 CameraLink Eingänge
Digitale Schnittstelle	Trigger-Interface, Digital I/O
Standard Hardware-Applets für Flächenkameras
BASE Konfiguration	Single Gray	Single Gray
	SingleBayer	SingleBayer
	Single RGB	Single RGB
	Dual Gray	Dual Gray
	Dual RGB	Dual RGB
	n/a	Dual Bayer
MEDIUM Konfiguration	n/a	Area Gray
	n/a	Area RGB
Standard Hardware-Applets für Zeilenkameras
BASE Konfiguration	Single Gray	Single Gray
	Single RGB	Single RGB
	Dual Gray	Dual Gray
	Dual RGB	Dual RGB
MEDIUM Konfiguration	n/a	Line Gray
	n/a	Line RGB

* in Vorbereitung

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Systemvoraussetzungen
Unterstütze Betriebssysteme		Kamerakompatibilitäten (Auswahl)
	Windows XP		CameraLink kompatiblen BASE Kameras
	Windows Vista		CameraLink kompatiblen MEDIUM Kameras (mit XXL Version)
	Linux (Kernelversion 2.4.20 bzw. 2.4.28) bitte fragen Sie die Kernelunterstützung nach		Flächen- und Zeilenkameras
			Grauwert- und Farbkameras (Bayer-Filter, RGB)
			Single und Dual Betriebsmodus
			Bitte fragen Sie Ihre spezielle Systemkonfiguration nach.

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Verkaufs- und Distributorenliste
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