Basler独自のビヨンド機能

データ圧縮によりGigEの帯域幅を最大限に活用：コンプレッションビヨンド

産業用画像処理に活用されているマシンビジョン用ギガビットイーサネット（GigE Vision）には、複数のカメラを有するシステムを効率的に運用できる、最大ケーブル長100mの低価格なネットワークケーブルを使用できるなど、さまざまなメリットがあります。一般的な画像処理では、120MB/秒のデータ転送速度があれば十分です。

しかし、高解像度化・高フレームレート化が進むなか、データ転送速度の向上を求める声も増えています。CoaXPress 2.0や10GigEなどの新型インターフェースを導入すれば、従来の約10倍のデータ転送速度を実現することも可能ですが、多くの用途ではそこまでの速度が必要なく、コストもかさみます。

それよりも、既存の帯域幅を有効利用するほうが合理的です。カメラの内部でデータを直接圧縮すれば、撮影対象にもよりますが、最大フレームレートが2～3倍上昇します。

Baslerコードブックによるエンコーディング

‍データのエンコーディングは、コードブックを使用して行われます。コンプレッションビヨンドには、Baslerがマシンビジョン向けに開発した独自のコードブックが採用されており、エントロピーコーディングを行うことにより、元の画質を維持しながらデータ量のみを大幅に抑えるロスレス圧縮が可能になっています。

また、生成した画像データは圧縮した状態で保存できるため、ストレージ容量の節約やコスト削減にもつながります。

とはいえ、用途によって圧縮が必要なデータ量も異なります。コンプレッションビヨンドでは、圧縮係数の調整やデータ量がより少なくなるロッシー圧縮を含め、詳細な機能設定が可能であるため、要件に応じて画像サイズと画質のバランスを変更し、最適な画像データを生成できます。

ピクセルサイズを自由に調整できるピクセルビヨンド

センサー上の隣り合うピクセルを1つにまとめて読み出すことをビニングと呼びます。画像の明るさの上昇、データ量の低減からフレームレートの向上、さらには生産が終了したセンサーから新センサーへの移行に至るまで、ビニングはさまざまなシーンで活用されています。

さらに、この機能があれば、視野角を変えずに解像度のみを低くしたり、SN比やダイナミックレンジといったセンサーの性能を改善したりすることも可能です。理論上、ビニングを行うとデータ量の低減、フレームレートの向上、露光時間の短縮、画像の明るさの上昇などのメリットが得られます。しかし、ビニング係数に整数しか指定できないことが大きなネックとなっていました。

ピクセルビヨンドの仕組み

ピクセルビヨンドは、高性能なFPGAを使用し、カメラの内部で画素を前処理する機能です。Baslerが産業用画像処理向けに開発した補間アルゴリズムを採用しています。

画素補間によってセンサー性能を調整すれば、既存の帯域幅を有効利用することが可能です。

また、ホスト側のデータ処理量も抑えられるため、フレームレートを向上させながら、システム設計を簡易化できます。

センサー性能の柔軟な再現

ピクセルビヨンドは、解像度とピクセルサイズを細かく調整することで、さまざまなセンサーの性能を再現できます。

しかも、生産が終了したセンサーにも対応しているため、多くの場合でシステム全体を再構築しなくて済みます。

ピクセルビヨンドの特長

解像度の細かな調整

整数以外の数値をビニング係数に指定できるため、センサーの解像度を細かく調整可能

フレームレートの向上＆データ容量の削減

ホスト側のデータ処理量を抑えることで、既存の帯域幅を最大限に活用

視野角の維持

ビジョンシステムの視野角を維持したまま、解像度のみを低下

センサー性能の簡易再現

幅広いセンサーの性能を再現できるため、多くの場合でシステム全体を再構築することなく、既存のビジョンシステムをそのまま使用可能