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次世代の新機能コンプレッションビヨンド

システムの性能を左右するGigEの帯域幅

Baslerが新たにお届けするカメラ内蔵型機能コンプレッションビヨンド(2019年第4四半期にace 2 Proに搭載予定)があれば、帯域幅をより有効に利用できます。

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、100MB/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。

コンプレッションビヨンドの仕組み

コンプレッションビヨンドは、高性能なFPGAを使用し、カメラの内部で画像データを直接圧縮する機能です。

この機能では、画像データの重複部分を除外することにより、ロスレス圧縮を行います。過去に広く普及していたモールス信号と同様に、画像データの圧縮でも信号の変換を行います。この作業はコーディングと呼ばれ、データブロックごとにコードを割り当てます。頻繁に登場するビットパターンは短いコード、珍しいビットパターンには長いコードが適用されます。このようにして重複部分を少なくすれば、全体のデータ量が減少します。

つまり、重複部分の多い画像データのほうが圧縮しやすいといえます。データをどこまで圧縮できるかは、実際の撮影対象によって決まります。

画像の比較

コンプレッションビヨンド使用前の画像
コンプレッションビヨンド使用前の画像
コンプレッションビヨンド使用後の画像(圧縮係数2.6)
コンプレッションビヨンド使用後の画像(圧縮係数2.6)

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。

コンプレッションビヨンドは、以下のカメラモデル(2019年第4四半期リリース予定)に搭載されています。

カメラモデル 製品シリーズ 解像度 センサー フレームレート モノクロ/カラー インターフェース 発売状況
a2A1920-51gcPRO ace 2 Pro 2.3 MP IMX392 標準フレームレート: 51 fps
コンプレッションビヨンド: 最大 100 fps
Color GigE 量産開始 Q4/2019
a2A1920-51gmPRO ace 2 Pro 2.3 MP IMX392 標準フレームレート: 51 fps
コンプレッションビヨンド: 最大 fps
Mono GigE 量産開始 Q4/2019
a2A1920-160ucPRO ace 2 Pro 2.3 MP IMX392 標準フレームレート: 160 fps
コンプレッションビヨンド: 最大 170 fps
Color USB 3.0 量産開始 Q4/2019
a2A1920-160umPRO ace 2 Pro 2.3 MP IMX392 標準フレームレート: 160 fps
コンプレッションビヨンド: 最大 170 fps
Mono USB 3.0 量産開始 Q4/2019
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