技术门户
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适用于所有应用的 10GigE、25GigE 和 100GigE Vision
高速视觉技术
本文的重点将放在 涉及高速应用的技术。 这些包括接口、处理技术、软件 和相机。
图：高速摄像系统涉及的各种技术。
视频：10GigE、25GigE 和 100GigE 机器视觉相机打开了自动化的新大门。
高速成像接口——优化的 GigE Vision + GVSP
- 真正的零拷贝
- 在 OTS NIC 中使用标头拆分 (HS)
- 完全内核绕过
- M&E 市场中用于 SMPTE 2110 的 HS
- 行业加工卡支持
- 最低延迟和抖动
- 质量实施不需要（也不需要）重新发送或流量控制
- 保持 GigEVision 兼容
- 点对点支持
GigEVision（或以太网）和 CoaxPress（或 CXP）被视为高速视觉的主要接口。
我们将从 GigEVision 开始。 优化的 GigEVision 在 OTS 性能 NIC 和其他处理设备中可用的硬件中使用标头拆分。 这与 SMPTE 2110 在大规模 M&E 市场中使用的方法相同，对数据丢失的容忍度也为 0。 在这个市场上，他们依赖于设计良好的接收器，因此 OTS NIC 提供标头拆分技术，用于 SMPTE 2110 等流媒体实现，以及 RDMA/RoCE 等消息和连接协议。
我们与支持 RDMA/RoCE 的相同供应商合作，使用报头拆分来实现功能最丰富、性能最高的接收器，同时遵守当前高度成熟的 GigE Vision 规范。
图（上）：GigEVsion 优化实施中的数据路径。
图（下）：Emergent Vision Technologies的合作伙伴。
高速成像接口——光纤 CXP
为什么 CXP 优于光纤？
- CXP 标准和同轴电缆永远不适用于高速
- CXP 标准和同轴电缆永远不适用于长电缆
GigE 技术如何适应最高速度？
- OTS NIC 的固件和软件更改
CXP 技术如何适应最高速度？
- 全新的接口、协议、硬件、固件和标准，由机器视觉行业的一小部分支持者管理。
- 支持基于光纤的 CXP 的全新图像采集卡、固件和软件
我什么时候可以看到 CXP over fiber 产品？
- 极少数公司参与规范和产品 在相机和图像采集卡方面都慢慢来。
- 最初的产品是 40G QSFP+，这是最简单的实现方式，因为它很简单 创建 4 个 10G 通道。 主要交换机供应商将25G视为新的10G，将50G视为新的40G 然后是100G。 40G 与 25G、50G 和 100G 一起被认为是过时的技术 提供最佳的密度和性价比。
- 采用 50G、100G 及以上已经可用的速度会更慢 现在 在E中合并基于以太网的相机，具有完整的配件组合。 新兴的 25G 摄像头已经面世 5 年，10G 摄像头面世超过 10 年。 100 年来，Emergent 3G 相机已被用于最高性能系统。
这是使用以太网与 CXP12 的 25x 12G 摄像头系统的外观。 以太网解决方案有 12 个 25GigE 摄像头、一个用于 PTP 同步并将 12 个摄像头多路复用到双 100G 链路的交换机，最后是用于将图像帧放入系统内存或 GPU 的单插槽 100G 双 NIC。 等效的 CXP 解决方案当然有摄像头，但使用 3x CXP12 Quad 图像采集卡来完成相同的任务。
图：基于开关的 GigE Vision 系统与基于图像采集卡的 CoaXPress 系统。
这是使用以太网与 CXP2 的 100x 12G 摄像头系统的外观。 以太网摄像机直接插入 100G 双 NIC 以实现单插槽解决方案。 CXP12 相机需要多条 CXP 电缆才能插入所需的 4x CXP12 Quad 图像采集卡以完成相同的任务。 我们会再次指出，这是理论上的，因为迄今为止还没有这样的相机存在。 这里的共同主题是 CXP 对更高速度的采用非常缓慢。
图：1 个以太网卡与 4 个图像采集卡。
高速成像接口——接口的融合
本节说明了提议或批准的更改如何融合接口标准。 USB 基本保持不变，但它是一种点对点技术。 CXP采用了向GigEVision汇聚的以太网物理层。 GigEVision+RDMA 和 GigEVision+TCP（如果批准）作为点对点技术融合到 CXP 和 USB。 （也许 2 年后）。 GigEVision+GVSP 将保持其完整性和功能集，不会与其他协议融合。
图：只有 GigEVision + GVSP 作为真正的流媒体协议脱颖而出。
加工技术
因此，假设我们现在通过任何方式将数据安全地保存在系统内存中。 现在，我们用它做什么？ 对于某些应用程序，CPU 和系统内存是足够的资源。 对于使用多个 100GigE、25GigE 甚至 10GigE 相机的其他性能应用程序，实时处理需要将任务卸载到更适合的处理节点。 CPU 及其系统内存通常无法应对。 旨在帮助这里的技术是……
- GPU 卡——所有处理都在卡上完成
- FPGA 卡——所有处理都在卡上完成
- GPU Direct——绕过系统内存到 GPU
- 点对点传输——将数据节点移动到节点
- 人工智能引擎——GPU 和 FPGA 卡的特性
- NIC 市场与 HPC 融合
- 存储和交换机解决方案
图：现成的 NIC 无法处理像素数据，只能将像素数据传递给系统。
处理技术 – GPU 卡/模块
- 0 CPU 和 0 系统内存带宽
- NVidia 产品需要适用于 Windows 的 Rivermax
- NVidia 需要合作伙伴关系——选择少数
- Linux 对标准 GPU 上的 GPU 直接开放
- 80% MV 在 Windows 上的应用
- 一些应用程序包括 AOI、无人机、VR、运动
- 降低 PC 要求
- 点对点支持
- 现在有空！
GPU Direct 是一项了不起的技术，我们的许多客户都在使用它 在 AOI、无人机、VR 和体育应用中，仅举几例。 在这种情况下，CPU 和系统内存保持不变 而数据则直接从 NIC 传输到 GPU。 在一个已部署的实时应用程序中，24 个 Emergent 25G 摄像机正在传输 图像直接传输到执行 H.264 压缩的 GPU 在将压缩图像传递到最终目的地之前。 这是一个涉及 2 个 100G 双 NIC、2 个 GPU 和仅一个服务器的实现。 在这种情况下，CPU 和系统内存几乎没有被触及 并且绝对是 0 数据丢失。 Emergent 已经支持这些技术超过 2 年。
图：GPU Direct 将像素数据绕过 CPU 和系统内存直接传递给 GPU。
视频：GPU Direct + HZ-65000G 100GigE 演示。
视频：NVidia Xavier + HZ-21000G 100GigE。
处理技术 – FPGA 卡
- 0 CPU 和 0 系统内存带宽
- CPU 完全不参与
- 具有原生 Emergent 的 OTS FPGA 卡提供 GVSP 内核支持或 Xilinx 等提供的 OTS GVSP 内核。
- 丰富的MV算法
- Windows 和 Linux 支持
- 降低 PC 要求
- 点对点支持
- 现在有空！
以太网的好处之一是我们可以从庞大的跨行业资源池中汲取灵感。 Xilinx 是我们密切合作的供应商之一，可提供先进的处理资源。 为了与 Emergent 相机集成，客户可以采用他们当前的 GigEVision 内核并将其移植到 Xilinx Alveo 等已经具有与我们的相机相同接口的卡中的一个。 对于 GigEVision 驱动程序的新手，我们可以为这些卡提供移植固件和驱动程序，让您快速启动和运行，让您专注于应用程序的细节。 通过快速搜索，您将意识到可供您使用的丰富的 FPGA 代码资源。 这些技术也不限于单个视频流，而是可以处理仅受设备资源限制的多个流。
图：Emergent 相机与 Xilinx Alveo 无缝集成。
处理技术——紧急 NIC
- GVSP 支持
- Windows 和 Linux 支持
- 降低 PC 要求
- GPU 直接支持
- 点对点支持
- 前端口触发器
- 完整的供应链控制
- 智能图像路由
- 用于 MV 的智能 NIC 系列中的第一个
- 现在有空！
Emergent 开始进军 PCIe 卡 为我们的客户提供某些好处的空间，例如智能图像重新排序、路由、
和扩展缓冲区。 此外，我们有一些客户希望避免在他们的设置中使用交换机，因为摄像机间隔很远并且距离适合光纤。 然而，他们仍然想要紧密同步。 我们带有用于图像触发的动作命令的前端口触发器满足了这一需求。 开发我们自己的卡还使我们能够管理我们典型客户应用的完整供应链，并保持严格的质量控制。 Emergent 还将着眼于开发先进的处理卡以满足我们客户的需求以及应用特定模块以缩短上市时间。 这些技术也不限于单个视频流，而是可以处理仅受设备资源限制的多个流。
图：Emergent 自己的 PCIe 卡可以管理整个供应链以进行数据传输。
处理技术——存储/开关
- 最高性能的单 PC 解决方案
- 最高密度溶液
- IT部门可理解的技术
- Windows 和 Linux 支持
- 成本最低的多摄像头设置
- 交钥匙 eCapture 软件支持
- 使用 GPU 或 FPGA 处理节点进行自定义
- 轻松扩展到多个服务器和处理节点
- 0数据丢失
- H.26x 压缩选项
- 现在有空！
我们在一些在线演示以及 NAB Vegas 等贸易展以及上个月在斯图加特的 Vision Show 上展示了这种设置。 该系统是迄今为止市场上性能最高、密度最高的解决方案。 该系统在接收 0 Gbps 图像数据并将其存储到 210 个 U.8 NVMe 驱动器时实现了 2 数据丢失。 该服务器是运行我们的 eCapture Pro 性能软件的单个中档 AMD 和华硕服务器配置。 一些客户希望采用此设置并在可用插槽中添加 GPU 以执行实时处理。
我们有一些客户使用我们的系统在单个系统中扩展了多达 250 多个摄像头的系统 25GigE 相机——这体现了可扩展性的易用性。
如前所述，我们有一些客户希望避免在他们的设置中进行切换。 通过我们的合作伙伴网络，对于 7,000 端口/48G+25 端口/8G 配置，交换机的起价约为 100 美元，但有助于大幅降低整体系统成本。 也可提供更小的配置，如 18 端口/25G+4 端口/100G。 随着越来越多的公司进入市场并支持 25G/100G 和 PTP，交换机市场的竞争也越来越激烈。 您可以依靠 Emergent 获得开关电源和配置方面的支持。
图（上）：Emergent Vision Technologies 的合作伙伴。
图（底部）：36 x 10GigE 相机系统的剖析。
视频：36 x 10GigE 相机系统演示。
软件 – Emergent eCapture Pro 和 eSDK
eCapture Pro 建立在 Emergent 的 eSDK 之上，是使我们能够在市场上实现最高性能的粘合剂。 正在为自定义性能可部署系统添加和支持处理节点技术。
现在有空！
图：eCapture Pro 和 eSDK，Emergent 的全功能应用软件。
软件 – 第 3 方
- 性能的 GenTL 支持康耐视 AIK 支持
- MVTec Halcon 支持
- NI Labview 支持
- …和更多
- 现在有空！
图：第三部分机器视觉软件。
面阵相机
- 全功能
- 0.5MP 至 150MP
- 最高可能帧率
- IE。 2MP @ 3462fps，10MP @ 1000fps
- 彩色、单色、紫外、偏光、近红外、短波
- 10GigE、25GigE、100GigE
- 现在有空！
图：Emergent 的高速区域扫描相机模型。
线扫描相机
- 全功能
- 4K 至 16K
- 最高线路速率
- IE。 4K@172KHz，16K@400KHz
- 编码器支持
- TDI、单色、彩色
- 10GigE、25GigE、100GigE
- 现在可用或即将推出！
图：Emergent 的高速线扫描相机型号。
比赛
911/112 电话 ☎: 一台 PC 上的 5 个 5GigE 摄像头——“2 年试图修复但从未修复。”
911/112 电话 ☎: 一台 PC 上的 8 个 10GigE 摄像头——“从未测试过每台 PC 超过 2 个”
我们想举几个客户来过的例子 向我们报告另一家供应商的高速体验不佳 相机产品。
在最近的一个示例中，我们在一台 PC 上安装了 5 个 5GigE 摄像头。 在 2 年的时间里，供应商多次尝试解决掉线问题 框架问题，但永远不会。 在另一个示例中，客户试图运行 8 x 10G 相机 在一台电脑上。 供应商的评论是他们从未测试过更多 每台 PC 超过 2 个摄像头。 这两个客户现在都在愉快地使用 Emergent 产品。
这里有两个非常令人不安的问题：
- 一是一些供应商为其高速相机产品提供的性能不佳。
- 另一个是供应商实际上会销售 8 个摄像头的倍数，而没有讨论客户的目标是什么以确保产品能够满足他们的需求。
Q / A
以太网交换机在相机应用中有哪些优势？它们的成本是否过高？
首先，我们定期测试并推荐给客户的交换机是 48x25G+8x100G 和 18x25G+4x100G 端口数 通过我们的合作伙伴网络，这些产品的价格不到 10,000 美元。
开关的使用极大地有利于需要冗余、分布式处理、相机多路复用的应用 和 PTP 同步，因此可以显着节省系统成本，特别是对于多相机计数 系统，因为我们可以将许多摄像机多路复用到单个服务器上，而这往往是有限的 在 PCIe 插槽中 – CXP 无法复用相机，因此 PCIe 插槽很快就会被图像采集卡占用 这导致现在需要容纳多个额外的服务器。
在使用您的相机的应用中，处理技术的最高性能示例是什么？
NVidia GPU 的性能扩展速度快于我们可以追踪的速度。 一个这样的客户应用程序是在 264 个 24GigE 摄像机上提供实时 H.25 压缩 在单个服务器中使用 2 个 100G 双网卡和 2 个 GPU。 GPU 上的专用编解码器芯片 处理大量的计算。 我们这里使用 GPU Direct 来淘汰 CPU 和系统内存使用情况。
AMD/Xilinx 有他们的 Alveo FPGA 卡，我们正在为一些主要客户使用它们 这些卡被用来处理来自我们最高速度的大量图像 实时摄像头。
在避免高速相机丢帧或数据丢失方面，CXP 是否优于 GigE？
CXP 作为协议本身并不能提供更好的性能。 CXP 依靠图像采集卡中的大型图像缓冲区来限制丢帧。 但是对于连续的操作，这些缓冲区，不管大小，最终都会溢出 如果服务器无法处理数据吞吐量。 此外，这些缓冲区越多 被利用时，产生的延迟和抖动越多，这通常是不受欢迎的，尤其是 在实时机器视觉应用中。
Emergent 使用和推荐的卡片也有大缓冲区以消除丢帧 完全适用于大多数服务器。 将其与我们一流的性能软件和驱动程序相结合。 但与 CXP 一样，并非所有服务器都具有合适的性能，而 Emergent 拥有专业知识 提供售前售后指导，确保项目成功。
是什么让 Emergent 在高速相机应用中优于其竞争对手？
当然，我们在成熟的性能产品方面遥遥领先 覆盖从 10G 到 100G 的速度是一个巨大的优势。
我们致力于使用以太网技术 10GigE 和更高以及所有相关的高速成像 完整的系统使 Emergent 难以置信 重点 对我们的客户来说是一笔宝贵的财富。
但是，除了技术之外，当客户遇到问题时，无论是什么问题，我们 在极快的问题解决方面拥有出色的记录 的复杂性。
CXP图像采集卡可以用于相机图像处理吗？ GigE 卡也有同样的问题吗？
目前，情况并非如此。 CXP 图像采集卡主要用于图像采集。 CPU 最常用于图像处理，很少用于一些 GPU 卸载。 Windows 上的 GPU Direct 不可用。 FPGA 卡很少使用。
相比之下，我们支持的以太网 NIC 非常常用于 GPU 和 GPU Direct 以及 Windows 和 Linux。 FPGA 卡已经像我们的相机一样具有以太网接口，并且正在 正如我们所说的最高性能处理。
关于Emergent Vision Technologies
以下是对 Emergent 的概述……
- 10 多项创新和开创高速 GigEVision 成像运动的奖项
- 10 年以上销售 10GigE 超过 140 种型号的相机
- 5 年以上销售 25GigE 超过 55 种型号的相机
- 2 年以上销售 100GigE 超过 16 种型号的相机
- 相机技术性能领先
- 专注于高速以太网/GigEVision
- 专注于实现高速图像数据的处理
- 区域扫描 和 线扫描 模型
- 用于多光谱应用的 UV、NIR、偏振、彩色、单色模型
- Emergent eSDK 实现全面的应用灵活性
- 应急 eCapture Pro 和第 3 方支持高度全面的软件解决方案
- 最全面的产品范围和对高速成像应用的支持
- 任何速度、任何分辨率、任何电缆长度
- 现在有空！
我们是一家屡获殊荣的公司，专注于高速 GigEVision 产品。
我们有多年的产品运输速度，从 10GigE 高达 100GigE.
我们非常注重为客户的应用程序提供端到端技术和支持。
我们可以满足大多数应用需求。
最后，展示的产品现已上市。
采用 10GigEVision 及更高版本
以下是采用 GigEVision 产品的快速快照，速度范围从 10GigE 高达 100GigE. Emergent 展示了如何实现顶级性能，并开辟了许多市场，包括使用此类技术的机器视觉。 一些公司刚刚开始利用我们的努力来发布 25G 和更高速度的产品，但距离发布经批准的高性能产品还有很长的路要走。
图：Emergent Vision Technologies 是第一家基于 10GigE、25GigE、50GigE 和 100GigE 接口的相机供应商。
