在智能化技術(shù)快速發(fā)展當(dāng)下，圖像數(shù)據(jù)的采集與處理逐漸成為自動(dòng)駕駛、工業(yè)等領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)采集與算法集成測(cè)試都是確保系統(tǒng)性能和可靠性的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的采集、處理和分析的需求日益增長(zhǎng)，這不僅要求我們擁有高性能的相機(jī)硬件，還要求我們能夠高效地集成和測(cè)試各種算法。

我們探索了一種多源相機(jī)數(shù)據(jù)采集與算法集成測(cè)試方案，能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)圖像采集和算法測(cè)試的多樣化需求，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和算法的有效性。

一、相機(jī)組成

相機(jī)一般由鏡頭(Lens)，圖像傳感器(Image Sensor)，圖像信號(hào)處理器(Image Signal Processor, ISP)，接口組成。

圖 1 相機(jī)基本結(jié)構(gòu)

（1）鏡頭：用于聚焦光線(xiàn)，將視野中的物體投射到成像介質(zhì)表面，鏡頭的光圈決定了進(jìn)光量的大小，F(xiàn)OV（Field-of-View）決定了視野范圍的寬度。

（2）圖像傳感器：負(fù)責(zé)將光子轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，Sensor上的像素?cái)?shù)量越多，清晰度就越高。像素的尺寸越大，感光能力就越好。

（3）ISP：負(fù)責(zé)將傳感器捕捉到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的數(shù)字圖像，包括完成去馬賽克，白平衡，色彩校正等功能。

（4）接口：是相機(jī)與外部設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）之間信息交流的通道，包括完成數(shù)據(jù)傳輸、供電和控制信號(hào)輸出等。

在實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)的相機(jī)有USB接口相機(jī)，以太網(wǎng)接口相機(jī)和車(chē)載Fakra相機(jī)等。每種相機(jī)都有其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。比如，USB免驅(qū)相機(jī)具備其即插即用和便攜性的特點(diǎn)，以太網(wǎng)接口相機(jī)則以具備高幀率和網(wǎng)絡(luò)連接能力，車(chē)載相機(jī)具備高穩(wěn)定性和長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪芰Α?/p>

由于不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)圖像采集與算法測(cè)試的要求各異，例如自動(dòng)駕駛、工業(yè)檢測(cè)、交通監(jiān)控等，它們對(duì)圖像的分辨率、幀率、傳輸距離和算法部署效果等有著不同的需求。因此，需要不同類(lèi)型的相機(jī)來(lái)滿(mǎn)足這些多樣化的數(shù)據(jù)采集與算法測(cè)試需求。

二、多源相機(jī)采集與測(cè)試方案

多源相機(jī)的數(shù)據(jù)采集與算法測(cè)試，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)各種相機(jī)進(jìn)行不同的參數(shù)（比如分辨率，幀率）等配置，并根據(jù)不同來(lái)源數(shù)據(jù)有效結(jié)合算法部分進(jìn)行測(cè)試。

在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，可以了解到每種相機(jī)都對(duì)應(yīng)有自己的SDK包，比如USB免驅(qū)相機(jī)V4L2 API。但常常常會(huì)遇到一些問(wèn)題，比如如何有效集成每種相機(jī)，采集數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)可視化？每種相機(jī)的多個(gè)設(shè)備又如何快速同時(shí)驅(qū)動(dòng)采集？在車(chē)端應(yīng)用場(chǎng)景中，如何對(duì)不同類(lèi)型相機(jī)打上有效的時(shí)間戳？

針對(duì)這些難題，我們推出一種多源相機(jī)數(shù)據(jù)采集與算法集成測(cè)試方案。結(jié)合康謀的BRICKplus/BRICK2硬件采集平臺(tái)與ADTF軟件框架，可以快速集成多源相機(jī)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與算法測(cè)試。

圖 2 BRICKplus/BRICK2

圖 3 ADTF軟件

軟件方面，采用模塊化的插件設(shè)計(jì)模式，集成了USB免驅(qū)相機(jī)，工業(yè)面陣相機(jī)和iDS以太網(wǎng)相機(jī)等SDK。對(duì)算法組件進(jìn)行接口封裝和測(cè)試結(jié)果輸出。

圖4 軟件框架

對(duì)于不同類(lèi)型的傳感器，其數(shù)據(jù)采集流程大體包括打開(kāi)設(shè)備、設(shè)置相機(jī)參數(shù)和格式、申請(qǐng)內(nèi)存緩沖區(qū)、驅(qū)動(dòng)視頻流和圖像循環(huán)采集等步驟。通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)理念，將每種相機(jī)的采集流程都映射成一個(gè)組件，可以有效的對(duì)其進(jìn)行各種參數(shù)配置。此外，在與可視化組件和存儲(chǔ)組件進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，最終可實(shí)現(xiàn)多相機(jī)的快速集成與可視化采集。

圖5 相機(jī)采集工程

圖6 相機(jī)采集工程運(yùn)行

三、應(yīng)用案例分享

在軟件界面右側(cè)Streaming Source Details那欄中，可以點(diǎn)擊Help，可以快速查看Usb Camera Capture組件的使用手冊(cè)，包括環(huán)境準(zhǔn)備，組件信息以及工程案例搭建使用。

圖7 組件使用手冊(cè)

比如，在MV Camera Capture組件的Properties欄中可以查看到組件配置的屬性。可以設(shè)置相機(jī)的掛載結(jié)點(diǎn)，曝光時(shí)間，幀率以及圖像采集模式。其中圖像采集模式分為采集模式和灰度模式，MONO8為灰度圖像，RGB8為彩色圖像。

圖8 2路相機(jī)采集工程

圖9 2路相機(jī)采集工程運(yùn)行

通過(guò)相機(jī)采集的數(shù)據(jù)與算法組件結(jié)合，可以進(jìn)行算法的測(cè)試。比如，通過(guò)集成Usb Camera Capture組件、Face Detection組件、Qt5 Video Display組件和Qt5 Meida Description Display，可以快速實(shí)現(xiàn)一路相機(jī)采集與算法測(cè)試工程。

圖10 人臉識(shí)別算法工程

圖11 人臉識(shí)別算法工程運(yùn)行

四、結(jié)語(yǔ)

多源相機(jī)數(shù)據(jù)采集與算法集成測(cè)試方案提供了一種高效、靈活的解決方案。通過(guò)康謀的BRICKplus/BRICK2硬件采集平臺(tái)與ADTF軟件框架的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)多源相機(jī)的快速集成和數(shù)據(jù)采集，同時(shí)保證了算法測(cè)試的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們將繼續(xù)探索和優(yōu)化這一方案，以適應(yīng)未來(lái)更加復(fù)雜和多變的應(yīng)用需求。