專注于計算機視覺與機器學(xué)習(xí)知識分享

編者薦語

機器視覺項目中,如何采集到合適的圖像是項目的第一步,也是最重要的一步。所以采用工業(yè)相機成像以及如何轉(zhuǎn)換成圖像處理庫所需要的格式成為項目開發(fā)中首先要考慮的問題。

研究生期間導(dǎo)師主要是做大數(shù)據(jù)的,自己也只能跟著導(dǎo)師做一些數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(決策)之類的研究。但是后來發(fā)現(xiàn)自己還是更加喜歡圖像處理與計算機視覺。由于在校期間導(dǎo)師項目的進度與來自畢業(yè)的壓力,并沒有足夠的時間去做一些圖像方面工程化的項目。不過有趣的是,畢業(yè)后陰差陽錯的入職了一家做機器視覺的公司�；叵肫鹱约簭漠厴I(yè)時的懵懵懂懂到現(xiàn)在的略知一二,中間學(xué)到了很多,也踩了很多坑。所以想從今天開始分享一些自己入行機器視覺領(lǐng)域的一些零散小知識。許多內(nèi)容來源于網(wǎng)上,雖然加入了很多自己的理解。但由于其本身的筆記屬性,可能除了大致的邏輯,或多或少的會引入一些小錯誤,大家如果發(fā)現(xiàn)可以及時指出,以免由于作者的水平有限而誤導(dǎo)他人。

那么今天分享的內(nèi)容就從這里開始吧!

實際的項目中,一般需要我們自己控制相機去進行圖像的采集,通常情況下,當(dāng)我們抓取幀的時候是從一個連續(xù)的視頻流序列中去抓取一個或者多個視頻幀。那我們就先來介紹一下圖像采集中同步(synchronous)與異步(asynchronous)之間的區(qū)別。

圖像采集名詞解釋

1．Capture(捕獲):表示光線經(jīng)過鏡頭在傳感器芯片(CMOS,CCD)上成像。

2．Acquisition(采集):表示由相機的控制器間隔一段時間就將芯片上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄼Cbuffer中。

3．Grab(抓取):從相機的緩存Buffer中把數(shù)據(jù)取出來傳到板卡。

4．Digitize(數(shù)字化):把從相機buffer中拿到的模擬信號量化為數(shù)字信號。

我們常說的“采集”一般是指這四個過程的總稱。

同步采集

簡單的說,同步采集的過程中,圖像的抓取(grab)和圖像的處理(process)是順序進行的,當(dāng)抓取完成后,就開始生成HImage和接下來的圖像處理,然后在處理結(jié)束后,繼續(xù)等待下一個采集信號的到來,開始下一幀的抓取,順序見下圖:

上圖中,采集信號是按相機設(shè)定的幀率的頻率發(fā)送。同步采集可能會導(dǎo)致的問題是,如果圖像處理結(jié)束后,錯過了下一幀的信號,那就只好等待再下一幀的信號來了繼續(xù)采集。從圖中這種情況看,中間一幀的圖像會“丟失”,這樣的話實際的幀率可能就達不到相機設(shè)定的理論的幀率了。

異步采集

而異步操作中,抓取與處理兩個步驟是可以分離的,并可以異步運行,即可以在抓取下一幀圖像的同時對圖像進行處理．異步采集的第一步調(diào)用與同步采集類似,差別在接收到圖像之后,采集句柄去采集下一幀圖像,而處理算子在處理好前一幀圖像后繼續(xù)處理下一幀。處理完成后,再調(diào)用異步采集,直到完成圖像采集為止,這樣就可以達到全幀的速率。

使用異步采集的時候,存儲抓取圖像與處理圖像的應(yīng)該是兩塊不同的存儲區(qū)域,因此需要使用雙緩存策略。

二者比較

同步采集:采集完后,處理圖像,然后繼續(xù)采集。采集的實際幀率受處理速度的影響。

異步采集:采集完后,立刻采集下一幀圖像,同時進行當(dāng)前幀的圖像處理。實際幀率不受處理速度影響。

總結(jié)

使用同步采集的時候,抓取的都是當(dāng)前的圖像,而異步采集的時候,讀到的圖可能是已經(jīng)當(dāng)前時間的前幾幀圖像。如果是拍攝運動物體,可能發(fā)生物體已經(jīng)移動了,圖像卻還是移動之前的情況。為了避免這個問題可以考慮同步,或者也可以考慮采用多線程機制保證采集和處理的同步。

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