camera link

camera link是在channel link协议基础上扩展而来,主要是应用于机器视觉领域工业相机和图像采集卡之间的数据传输。

camera link标准包含5种配置,每种配置支持不同的数据位,以下是五种配置。这里主要介绍base模式。

  • lite - 支持最多10bit,一个连接器
  • base - 支持最多24bit,一个连接器
  • medium - 支持醉倒48bit,两个连接器
  • full - 支持最多64bit,两个连接器
  • 80bit - 支持最多80bit,两个连接器

标准的camera link数据线提供了相机控制信号、串行通讯信号和视频数据信号。其中视频数据的传输就是基于Channel link协议。

1.channel link

Channel link使用LVDS作为物理层。一个channel link接口包含一个接收端和一个发送端,发送端按7:1的比率把28bit的并行数据和1路时钟数据转换成串行数据,通过5路LVDS串行发送出去。接收端再按照1:7的比率将串行数据还原成28bit的并行数据。如下图。

channel link的信号定义如下图(camera link中会用到,截图自ds90cr287 data sheet)。可以看到channel link传输的是一个占空比为4:3的并行时钟,可用于接收端数据对齐,7倍频后可用于串行数据采样。

2 相机信号说明

Camera link协议对控制信号、通讯信号和视频数据信号也进行了定义。

2.1 视频

协议为视频传输定义了4个使能信号:

  • FVAL - 为1时表示行有效,FVAL和有效数据之间不应该有偏移;
  • LVAL - 为1时表示有效像素,LVAL和有效像素之间不应该有偏移;
  • DVAL - 为1时表示数据有效;
  • Spare - 预留;

2.2 控制信号

协议为相机的控制预留了4对LVDS信号,用于相机的输入,采集卡的输出。协议没有规定4对LVDS的使用方法。这4对信号分别是:

  • Camera Control 1(CC1)
  • Camera Control 2(CC2)
  • Camera Control 3(CC3)
  • Camera Control 4(CC4)

2.3 通讯

协议定义了2对LVDS信号用于相机和采集卡之间的异步串行通讯:

  • SerTFG
  • SerTC

3 数据位定义

Camera Link协议明确的规定了每对LVDS上传输的数据。先看下图:

上面的图画了两个连接器,图中所标的序号123是第一个连接器,45是第二个,对应了不同的camera link配置(base/medium/full)。base模式只需要看下面的连接器,可以看到下面的连接器中有3组信号:1、串行通讯;2、控制;3、视频。图中所标序号3这组信号是使用的channel link协议传输的,本小节重点说明3各个bit所代表的内容。这里通过两个表来说明。

下面的表给出了camera link(base/medium/full3种模式)定义的信号(第234列)和Channel link信号(第1列)之间的对应关系,Channel link信号的定义在前面的图中给出来了。

上面的表中出现了portA~portH这几个符号,对于24比特RGB的情况:A=R,B=G,C=B。

### CameraLink 技术介绍及应用 CameraLink 是一种专为机器视觉和图像采集设计的高速数据传输接口标准,最初由 Automated Imaging Association (AIA) 于 2000 年发布[^1]。它通过使用标准化的硬件和协议,提供了一种高效的方式将相机与图像采集卡连接起来。以下是关于 CameraLink 技术的核心内容: #### 1. 技术特点 CameraLink 的设计旨在满足高分辨率、高速度图像采集的需求,其主要技术特点包括: - **高带宽**:支持高达 6.8 Gbps 的数据传输速率,能够处理高分辨率和高帧率的图像数据[^2]。 - **多种配置**:根据数据传输需求的不同,CameraLink 提供了 Base、Medium 和 Full 三种配置模式,分别适用于不同级别的数据传输需求[^3]。 - **低延迟**:由于采用专用硬件链路,CameraLink 能够实现极低的传输延迟,非常适合实时性要求较高的应用场景。 #### 2. 硬件组成 CameraLink 系统通常由以下组件构成: - **相机**:支持 CameraLink 接口的工业相机,用于捕捉图像数据。 - **图像采集卡**:安装在主机上的专用硬件设备,负责接收并处理来自相机的数据。 - **电缆**:CameraLink 使用专用的同轴电缆进行信号传输,确保数据的稳定性和可靠性[^4]。 #### 3. 应用领域 CameraLink 技术广泛应用于需要高质量图像采集和处理的场景,主要包括以下领域: - **工业自动化**:用于质量检测、装配验证和机器人导航等任务,例如在汽车制造中检查零部件的尺寸和形状[^5]。 - **医疗成像**:支持高分辨率医学影像设备,如内窥镜和显微镜,帮助医生进行精确诊断。 - **科学研究**:在天文学、粒子物理等领域,CameraLink 被用来捕捉和分析复杂的科学图像数据[^6]。 #### 4. 发展趋势 随着技术的进步,CameraLink 面临着来自其他接口技术(如 GigE Vision 和 USB3 Vision)的竞争。然而,CameraLink 仍然在某些特定领域保持着优势,尤其是在对带宽和延迟要求极高的场景中[^7]。 ```python # 示例代码:使用 OpenCV 连接 CameraLink 相机(伪代码) import cv2 def capture_image(camera_link_device): # 初始化 CameraLink 设备 cap = cv2.VideoCapture(camera_link_device) if not cap.isOpened(): print("无法打开 CameraLink 设备") return # 捕获图像 ret, frame = cap.read() if ret: cv2.imshow('CameraLink Image', frame) cv2.waitKey(0) cap.release() # 假设 camera_link_device 是一个有效的 CameraLink 设备路径 capture_image("/dev/camera_link_1") ```
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