Камера MIPI против USB-камеры
За последние несколько лет встроенное зрение превратилось из модного слова в широко распространенную технологию, используемую в промышленности, медицине, розничной торговле, развлечениях и сельском хозяйстве. На каждом этапе своего развития встроенное зрение обеспечивало значительный рост количества интерфейсов камер, доступных на выбор. Однако, несмотря на технологические достижения, интерфейсы MIPI и USB остаются двумя наиболее популярными типами для большинства встраиваемых приложений машинного зрения.
MIPI-интерфейс
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) — это открытый стандарт и спецификация, инициированная MIPI Alliance для процессоров мобильных приложений.Модули камеры MIPIобычно встречаются в мобильных телефонах и планшетах и поддерживают разрешение высокой четкости более 5 миллионов пикселей. MIPI делится на MIPI DSI и MIPI CSI, которые соответствуют стандартам отображения видео и видеовхода соответственно. В настоящее время модули камер MIPI широко используются в других встраиваемых продуктах, таких как смартфоны, видеорегистраторы, камеры правоохранительных органов, микрокамеры высокого разрешения и камеры сетевого наблюдения.
Последовательный интерфейс дисплея MIPI (MIPI DSI®) определяет высокоскоростной последовательный интерфейс между главным процессором и модулем дисплея. Интерфейс позволяет производителям интегрировать дисплеи для обеспечения высокой производительности, низкого энергопотребления и низкого уровня электромагнитных помех (EMI), одновременно уменьшая количество контактов и сохраняя совместимость между различными поставщиками. Дизайнеры могут использовать MIPI DSI для обеспечения великолепной цветопередачи для самых требовательных сценариев изображения и видео, а также для поддержки передачи стереоскопического контента.
MIPI — это наиболее часто используемый интерфейс на современном рынке для прямой передачи изображений и видео между камерами и хост-устройствами. Это можно объяснить простотой использования MIPI и его способностью поддерживать широкий спектр высокопроизводительных приложений. Он также оснащен мощными функциями, такими как видео 1080p, 4K, 8K и выше, а также обработка изображений с высоким разрешением.
Интерфейс MIPI является идеальным выбором для таких приложений, как головные устройства виртуальной реальности, приложения интеллектуального трафика, системы распознавания жестов, дроны, распознавание лиц, системы безопасности, наблюдения и т. д.
Интерфейс MIPI CSI-2
Стандарт MIPI CSI-2 (последовательный интерфейс камеры MIPI 2-го поколения) представляет собой высокопроизводительный, экономичный и простой в использовании интерфейс. MIPI CSI-2 обеспечивает максимальную пропускную способность 10 Гбит/с с четырьмя линиями передачи данных изображения – каждая полоса способна передавать данные со скоростью до 2,5 Гбит/с. MIPI CSI-2 быстрее, чем USB 3.0, и имеет надежный протокол для обработки видео от 1080p до 8K и выше. Кроме того, благодаря низким накладным расходам MIPI CSI-2 имеет более высокую пропускную способность чистого изображения.
Интерфейс MIPI CSI-2 использует меньше ресурсов ЦП благодаря многоядерным процессорам. Это интерфейс камеры по умолчанию для Raspberry Pi и Jetson Nano. На его основе также созданы модули камеры Raspberry Pi V1 и V2.
Ограничения интерфейса MIPI CSI-2
Несмотря на то, что это мощный и популярный интерфейс, MIPI CSI имеет некоторые ограничения. Например, для работы камер MIPI требуются дополнительные драйверы. Это означает, что поддержка различных датчиков изображения ограничена, если только производители встраиваемых систем не настаивают на этом!
Преимущества МИПИ:
Интерфейс MIPI имеет меньше сигнальных линий, чем интерфейс DVP. Поскольку это низковольтный дифференциальный сигнал, генерируемые помехи невелики, а антиинтерференционная способность также сильна. 800 Вт и, прежде всего, используют интерфейс MIPI. Интерфейс камеры смартфона использует MIPI.
Как это работает?
Обычно сверхкомпактная плата в системе машинного зрения поддерживает MIPI CSI-2 и работает с широким спектром интеллектуальных сенсорных решений. Более того, он совместим со многими различными платами ЦП.
MIPI CSI-2 поддерживает физический уровень MIPI D-PHY для связи с процессором приложений или системой на кристалле (SoC). Его можно реализовать на любом из двух физических уровней: MIPI C-PHY℠ v2.0 или MIPI D-PHY℠ v2.5. Таким образом, его производительность масштабируется по полосам.
В камере MIPI датчик камеры захватывает и передает изображение на хост CSI-2. При передаче изображения оно помещается в память в виде отдельных кадров. Каждый кадр передается по виртуальным каналам. Затем каждый канал разбивается на строки и передается по одной. Следовательно, он обеспечивает полную передачу изображения с одного и того же датчика изображения, но с несколькими потоками пикселей.
MIPI CSI-2 использует для связи пакеты, которые включают в себя формат данных и функциональность кода исправления ошибок (ECC). Один пакет проходит через уровень D-PHY, а затем разделяется на необходимое количество каналов данных. D-PHY работает в высокоскоростном режиме и передает пакет получателю по каналу.
Затем приемнику CSI-2 предоставляется физический уровень D-PHY для извлечения и декодирования пакета. Процесс повторяется кадр за кадром от устройства CSI-2 к хосту посредством эффективной и недорогой реализации.
USB-интерфейс
USB-интерфейсимеет тенденцию служить связующим звеном между двумя системами – камерой и ПК. Поскольку он хорошо известен своими возможностями Plug-and-Play, выбор интерфейса USB означает, что вы можете попрощаться с дорогостоящими, длительными сроками и затратами на разработку встроенного интерфейса машинного зрения. USB 2.0, более старая версия, имеет существенные технические ограничения. Поскольку технология начинает сокращаться, ряд ее компонентов становятся несовместимыми. Интерфейсы USB 3.0 и USB 3.1 Gen 1 были выпущены для преодоления ограничений интерфейса USB 2.0.
Интерфейс USB 3.0 (и USB 3.1 Gen 1) сочетает в себе положительные особенности различных интерфейсов. К ним относятся совместимость Plug-and-Play и низкая нагрузка на процессор. Промышленный стандарт USB 3.0 также повышает надежность для высокоскоростных камер с высоким разрешением.
Он требует минимального дополнительного оборудования и поддерживает низкую пропускную способность — до 40 мегабайт в секунду. Максимальная пропускная способность составляет 480 мегабайт в секунду. Это в 10 раз быстрее, чем USB 2.0, и в 4 раза быстрее, чем GigE! Его возможности Plug-and-Play гарантируют, что встроенные устройства машинного зрения можно будет легко заменить, что упрощает замену поврежденной камеры.
Ограничения интерфейса USB 3.0
Самый большой недостатокUSB 3.0Интерфейс заключается в том, что вы не можете запускать датчики высокого разрешения на высокой скорости. Еще одним недостатком является то, что вы можете использовать кабель только на расстоянии до 5 метров от хост-процессора. Хотя доступны более длинные кабели, все они оснащены «усилителями». Насколько хорошо эти кабели работают вместе с промышленными камерами, нужно проверять в каждом конкретном случае.
Время публикации: 22 марта 2023 г.
