실시간 산업용 비전을 위한 형상 중심점 검출 알고리즘
위치 데이터만 필요한 경우, 전체 이미지를 PC로 전송하는 것은 시간과 대역폭 낭비로 이어집니다.
Basler의 맞춤형 카메라 솔루션은 형상 중심점 검출 알고리즘을 FPGA에 내장하여, 센서 단계에서 실시간 중심 좌표를 제공합니다. 이를 통해, 데이터 전송 지연을 없애고 까다로운 조명과 시야 조건에서도 안정적인 성능을 유지합니다.
형상 중심점 검출 알고리즘이 진가를 발휘하는 순간
정밀 포지셔닝은 모든 검사 및 로봇 시스템의 핵심입니다. 대부분의 비전 가이드 공정에서 컨트롤러가 필요한 것은 전체 이미지가 아니라, 객체의 정확한 위치 정보입니다. 형상 중심점 검출 알고리즘은 복잡한 영상 데이터를 결정론적이고 서브 픽셀 정밀도의 저지연 좌표로 변환하여, 실제 환경의 왜곡에도 안정적인 결과를 제공합니다. 이를 통해 모든 비전 기반 제어 시스템에 가장 신뢰할 수 있는 핵심 입력값을 제공합니다.
생산 등급 센터의 엔지니어링 과제 해결
산업용 PC에서 형상 중심점 검출 알고리즘을 구동하는 것은 데모용으로는 쉽지만, 생산 등급의 신뢰성을 확보하기는 어렵습니다. 반면, 알고리즘을 카메라의 FPGA 내부에 임베디드하면 진정한 가치를 제공합니다. 이 방식은 노이즈 감도, OS 지터(jitter), 데이터 오버헤드를 제거하여, 시스템 엔지니어가 결정론적 타이밍으로 반복 가능한 서브픽셀 정밀도 결과를 얻을 수 있게 합니다.
공장 환경에서도 확보되는 서브픽셀급 정밀도와 내구성
언뜻 보기에 중심점 공식은 단순해 보이지만, 실제로는 반복 가능하고 견고한 서브 픽셀 정밀도를 구현하는 것은 쉽지 않습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.:
노이즈와 빛의 변화는 특히 ROI 가장자리 부근에서 픽셀 밝기 가중치를 왜곡시킵니다.
임계값 설정과 세그멘테이션 과정은 어떤 픽셀이 계산에 포함되는 지에 큰 영향을 미칩니다.
비가우시안 스팟이나 서로 겹치는 블롭은 강도 분포를 왜곡시킵니다.
카메라의 비선형성 응답과 8비트 양자화는 가중 평균값을 변화 시킬 수 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 정교한 필터링, 적응형 임계값 설정 및 로컬 피팅과 같은 처리가 필요하며, 이 모든 과정은 연산 부하와 지연을 증가시킵니다. 반면, 카메라 내부에서 하드웨어 기반으로 중심점을 계산하면 매 프레임마다 동일한 로직으로 연산이 수행되어, 이러한 변수를 제거하고 일관된 결과를 보장합니다.
결정론적 타이밍 및 간소화된 시스템 통합
PC 기반의 중심점 계산은 OS 지터, 대역폭 제한, 복잡한 OS 지터, 대역폭 제한, 복잡한 동기화로 인해 실시간 얼라인먼트와 제어의 신뢰성이 떨어집니다.
카메라에 PFGA에 중심점 검출 알고리즘을 내장하면, 중심점 데이터가 영상 소스 단에서 직접 계산되고, 타임스태프가 부여되어 마이크로처 수준의 결정론적 처리가 가능합니다. 일반적으로 (x, y, θ, quality)형태의 간결한 좌표 데이터만 전송되므로, 호스트 부하를 줄이고 안정적이며 확장 가능한 시스템 성능을 보장합니다.
이러한 하드웨어 수준의 통합은 소프트웨어의 의존성과 유지보수 부담을 제거하여, 생산 환경 전반에서 일괄되고 안정적인 실시간 운영을 제공합니다.
관심 있으신가요? 필요한 사항을 문의해 주세요.많은 고객들은 카메라 자체 만으로 얼마나 더 많은 일을 할 수 있는 지를 잘 모릅니다. 많은 사용자가 단순 이미지 캡처를 위해 산업용 카메라를 구매하고, 중심 계산을 위해서 외부 소프트웨어에 전적으로 의존합니다. 형상 중심점 검출 알고리즘이 내장된 카메라는 이미 계산된, 바로 사용 가능한 좌표를 출력하여 PC에서 추가적인 연산을 할 필요가 없습니다. 우리는 어플리케이션을 깊이 이해함으로써,카메라에 내장된 기능을 최대한 활용하고 효율성과 가치를 극대화 할 수 있도록 지원합니다.
중심점 검출을 넘어, 포괄적인 형상의 특징 분석
정확한 중심 좌표 계산 뿐만 아니라,동일한 카메라 처리를 통해 종횡비, 원형도, 면적, 둘레와 같은 고급 기하학적 특징을 추출 할 수 있습니다. 이러한 파라미터들은 대상의 형상과 품질에 대한 더 깊은 통찰을 제공하며, 솔더볼 균일도 검사, 노즐 마모 감지, 입자 분류와 같은 다양한 검사 작업을 가능하게 합니다.
이러한 특성 값이 생성되면, 카메라는 지정된 오자 범위 내에 포함되거나 벗어나는 객체의 개수를 추가로 분석하고 계산할 수 있습니다.
이 모든 분석이 FPGA 내부에서 직접 수행되기 때문에, 엔지니어는 지연 없이 즉시 활용 가능한 형상 데이터를 확보할 수 있으며, 호스트 연산 부하 또한 발생하지 않습니다.
Basler가 제공하는 가치
센서 레벨에서의 스마트 비전 - Basler는 형상 중심 검출 알고리즘을 카메라의 FPGA에 직접 통합하여, 각 디바이스를 실시간 위치 확인 및 제어를 위한 스마트 결정론적 비전 센서로 변환합니다.
입증된 산업용 신뢰성 - Basler의 카메라 하드웨어 및 펌웨어는 장기간의 운용에도 일관되고 반복 가능한 성능을 유지하도록 설계되어,생산 환경에서 안정적인 결과와 최소한의 유지 보수를 보장합니다.
하드웨어를 넘어선 파트너십 - Basler의 기술 전문가들은 광학 세팅, 동기화 및 알고리즘 튜닝과 관련해 엔지니어들과 긴밀히 협력하여 고객의 다양한 검사 라인에서 정밀도, 처리속도 및 확장성을 최적화할 수 있도록 지원합니다.