CN112702593A - 一种3d图像数据可靠传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D图像数据可靠传输系统，该系统包括控制主机和3D相机，控制主机具有参数下发接口和图像采集接口；控制主机用于调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，将采集到的待处理图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将多组包的图像数据发送给控制主机；控制主机还用于调用所述图像采集接口接收多组包的图像数据。控制主机调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机为参数下发通道，控制主机调用图像采集接口接收来自3D相机多组包的图像数据为图像传输通道。本发明采用双通道保证了参数下发及时和图像传输的可靠性，避免了CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象的发生。

Description

一种3D图像数据可靠传输系统及方法

技术领域

本申请涉及工业视觉技术领域，尤其涉及一种3D图像数据可靠传输系统及方法。

背景技术

机器视觉系统是由光源、镜头、相机、图像采集卡、图像处理软件这几部分构成的，其中，工业相机作为机器视觉系统中图像采集部分的主要设备，最是受到用户的关注。按照信号传输接口的不同，工业相机又主要分为1394相机、GigE Vision相机、Camera Link相机以及USB相机这四种。

GigE Vision是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准，其主要包括数据传输速率高、传输距离远等特点，例如其数据传输速率最高达到1,000Mbit/s、传输距离最远可达100米等。正是因为GigE Vision接口标准的这些特点，也让GigE Vision工业相机相比其他相机来说，具有着一定的性能优势。例如：GigE Vision相机作为一款数字相机，与模拟相比，无需图像采集卡且更偏重于图像处理功能；相对于Camera Link相机而言，GigE Vision相机的优势就在于其传输距离长、无需图像采集卡和更偏重于图像处理功能；相对于IEEE 1394相机而言，GigE Vision相机的最大数据率更高，传输距离更长；而相对于USB相机而言，GigE Vision相机的优势在于其具有更完整的标准、更高的最大数据率、更长的传输距离。

但同样的，GigE Vision相机接口也存在一定的不足，例如大数据量的图像传输下，使CPU疲于应付数据包的中断，会造成丢包、延迟等现象的发生。

因此，GigE Vision相机接口在大数据量的图像传输下，如何避免CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象，是目前需要解决的主要问题。

发明内容

本申请提供了一种3D图像数据可靠传输系统及方法，以解决GigE Vision相机在大数据量的图像传输下，CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象的问题。

本申请采用的技术方案如下：

本发明提供了一种3D图像数据可靠传输系统，所述系统包括控制主机和3D相机，控制主机具有参数下发接口和图像采集接口；

所述控制主机用于调用所述参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；

所述3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，将采集到的待处理图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将所述多组包的图像数据发送给控制主机；

所述控制主机还用于调用所述图像采集接口接收所述多组包的图像数据。

进一步地，所述图像采集命令，具体为：

图像采集命令的链接请求。

进一步地，所述3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，具体为：

所述3D相机用于接收控制主机调用所述参数下发接口发送的图像采集命令的链接请求，建立接收链接，并通过3D相机中预设的监听函数监听接收链接中的fd值，在通过所述监听函数监听到fd无变化时，则确定建立接收链接成功；或在通过所述监听函数监听到fd大于零时，开始接收图像采集命令并采集图像。

进一步地，所述3D相机用于在通过所述监听函数监听到fd小于零时，则确定建立接收链接失败，接收链接断开；

所述控制主机用于继续调用参数下发接口将图像采集命令的链接请求发送给3D相机；

所述3D相机用于继续收到控制主机发送的图像采集命令的链接请求。

进一步地，所述控制主机还用于在接收所述多组包的图像数据之后，发送ACK给所述3D相机；

所述控制主机还用于在发送ACK给所述3D相机之后，用于再次调用所述参数下发接口将继续下一帧图像采集命令发送给3D相机。

进一步地，所述控制主机还用于在发送ACK给所述3D相机之后，所述3D相机用于等待ACK回应；

所述3D相机还用于在收到所述ACK时，开始接收下一帧图像采集命令并采集图像。

进一步地，所述3D相机还用于在未收到所述ACK时，则确定是否接收超时；以及在接收ACK未超时，则开始接收下一帧图像采集命令并采集图像；或者，在接收ACK超时时，则继续等待ACK回应。

进一步地，一种应用于控制主机的图像数据可靠传输方法，包括以下步骤：

所述控制主机调用所述参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；

所述控制主机调用所述图像采集接口接收来自3D相机的所述多组包的图像数据。

进一步地，一种应用于3D相机的图像数据可靠传输方法，包括以下步骤：

3D相机接收来自控制主机调用参数下发接口发送的图像采集命令，并采集图像；

所述3D相机将采集的图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将所述多组包的图像数据通过发送给控制主机。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本发明的一种3D图像数据可靠传输系统及方法，控制主机具有参数下发接口和图像采集接口，也就是本发明的控制主机和相机之间的数据传输具有两个通道，即控制主机用于调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机为参数下发通道，控制主机还用于调用图像采集接口接收来自3D相机多组包的图像数据为图像传输通道。

其中，参数下发通道专门用于SDK对相机的参数下发和相机的回应通道，为长连接只有一条；图像传输通道专门用于相机采集图像完成后向SDK发送图像，为长连接只有一条。

具体来说，采用上述的双通道模式，控制主机调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机为参数下发通道，控制主机调用图像采集接口接收来自3D相机多组包的图像数据为图像传输通道；参数下发通道特点是：调用频繁、数据量少；图像传输通道特点是：连续调用数据量固定、且数据量大、对实时性要求高；同时，3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，并将图像通过巨帧模式将图像分成多组包的图像数据，再将多组包的图像数据通过发送给控制主机；本实施例使用双通道保证了参数下发及时和图像传输的可靠性，避免了CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种3D图像数据可靠传输系统的控制主机与相机之间的数据传输系统的示意图；

图2为一种3D图像数据可靠传输方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

由于，GigE Vision相机接口存在一定的不足，例如大数据量的图像传输下，使CPU疲于应付数据包的中断，会造成丢包、延迟等现象的发生。所以本实施例公开了一种3D图像数据可靠传输系统，采用双通道保证了参数下发及时和图像传输的可靠性，避免了CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象的发生。

具体参见图1，本实施例的一种3D图像数据可靠传输系统的示意图。

本申请提供的一种3D图像数据可靠传输系统，系统包括控制主机和3D相机，控制主机具有参数下发接口和图像采集接口；

控制主机用于调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；

3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，将采集到的待处理图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将多组包的图像数据发送给控制主机；

控制主机还用于调用图像采集接口接收多组包的图像数据。

在一种可能的实现方式中，图像采集命令，具体为：图像采集命令的链接请求。

本实施例中，3D相机网口为1000M全双工模式，3D相机端启动的是TCP server，控制主机侧启动的是TCP客户端，由TCP客户端发起连接请求，建立连接。

在一种可能的实现方式中，3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，具体为：

3D相机用于接收控制主机调用所述参数下发接口发送的图像采集命令的链接请求，建立接收链接，并通过3D相机中预设的监听函数监听接收链接中的fd值，在通过所述监听函数监听到fd无变化时，则确定建立接收链接成功；或在通过监听函数监听到fd大于零时，开始接收图像采集命令并采集图像。

需要说明的是，3D相机用于在通过所述监听函数监听到fd小于零时，则确定建立接收链接失败，接收链接断开；

控制主机用于继续调用参数下发接口将图像采集命令的链接请求发送给3D相机；

3D相机用于继续收到控制主机发送的图像采集命令的链接请求。

在一种可能的实现方式中，控制主机还用于在接收所述多组包的图像数据之后，发送ACK给所述3D相机；

控制主机还用于在发送ACK给3D相机之后，用于再次调用参数下发接口将继续下一帧图像采集命令发送给3D相机。

具体地，控制主机还用于在发送ACK给所述3D相机之后，所述3D相机用于等待ACK回应；

3D相机还用于在收到所述ACK时，开始接收下一帧图像采集命令并采集图像。

本实施例中，3D相机还用于在未收到所述ACK时，则确定是否接收超时；以及在接收ACK未超时，则开始接收下一帧图像采集命令并采集图像；或者，在接收ACK超时时，则继续等待ACK回应。

本实施例中控制主机具有参数下发接口和图像采集接口，也就是本实施例的控制主机和相机之间的数据传输具有两个通道，即控制主机用于调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机为参数下发通道，控制主机还用于调用图像采集接口接收来自3D相机多组包的图像数据为图像传输通道。

其中，参数下发通道专门用于SDK对相机的参数下发和相机的回应通道，为长连接只有一条；图像传输通道专门用于相机采集图像完成后向SDK发送图像，为长连接只有一条。

具体来说，采用上述的双通道模式，控制主机调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机为参数下发通道，控制主机调用图像采集接口接收来自3D相机多组包的图像数据为图像传输通道；参数下发通道特点是：调用频繁、数据量少；图像传输通道特点是：连续调用数据量固定、且数据量大、对实时性要求高；同时，3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，并将图像通过巨帧模式将图像分成多组包的图像数据，再将多组包的图像数据通过发送给控制主机；本实施例使用双通道保证了参数下发及时和图像传输的可靠性，避免了CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象的发生。

如图2所示，为本实施例的一种3D图像数据可靠传输方法的流程图。

本实施例的一种图像数据可靠传输方法，包括以下步骤：

S01：所述控制主机调用所述参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；

图像采集命令具体为：图像采集命令的链接请求；

S02：3D相机接收来自控制主机调用参数下发接口发送的图像采集命令，并采集图像；

3D相机接收控制主机调用参数下发接口发送的图像采集命令的链接请求，建立接收链接，并通过3D相机中预设的监听函数监听接收链接中的fd值，在通过监听函数监听到fd无变化时，则确定建立接收链接成功；或在通过所述监听函数监听到fd大于零时，开始接收图像采集命令并采集图像；

3D相机在通过监听函数监听到fd小于零时，则确定建立接收链接失败，接收链接断开；

控制主机继续调用参数下发接口将图像采集命令的链接请求发送给3D相机；

3D相机继续收到控制主机发送的图像采集命令的链接请求。

S03：3D相机将采集的图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将所述多组包的图像数据通过发送给控制主机。

S04：控制主机调用所述图像采集接口接收来自3D相机的多组包的图像数据。

S05：控制主机在接收多组包的图像数据(上一帧的图像)之后，发送ACK给3D相机；

S06：控制主机在发送ACK给所述3D相机之后，再次调用所述参数下发接口将继续下一帧图像采集命令发送给3D相机。

S07：3D相机等待ACK回应；

S08：3D相机在收到ACK时，开始接收下一帧图像采集命令并采集图像。

S09：3D相机在未收到ACK时，则确定是否接收超时，以及在接收ACK未超时，则开始接收下一帧图像采集命令并采集图像，或者，在接收ACK超时时，则继续等待ACK回应。

本实施例中，控制主机调用所述参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；3D相机接收来自控制主机调用参数下发接口发送的图像采集命令，并采集图像；控制主机调用图像采集接口接收来自3D相机的所述多组包的图像数据；3D相机将采集的图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将多组包的图像数据通过发送给控制主机。控制主机调用参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机为参数下发通道，控制主机调用图像采集接口接收来自3D相机多组包的图像数据为图像传输通道。

采用双通道保证了参数下发及时和图像传输的可靠性，避免了CPU疲于应付数据包的中断，造成丢包、延迟等现象的发生。

如上所述，本实施例中，采用ACK应答机制，当控制主机接收完上一帧的图像后，发送ACK给3D相机，3D相机等待ACK回应，3D相机在收到ACK时，开始接收下一帧图像采集命令并采集图像，也就是3D相机在接收下一帧图像采集命令并采集图像时需要等待到ACK许可后再发送，这样就可以避免控制主机来不及接收多组包的图像数据(上一帧的图像)，造成网络的阻塞超时，从而造成图像数据丢失。

本实施例，相对于GigE Vision来说易于产品快速开发、更能保证图像传输的实时性和可靠性。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，所述系统包括控制主机和3D相机，控制主机具有参数下发接口和图像采集接口；

所述控制主机用于调用所述参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；

所述3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，将采集到的待处理图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将所述多组包的图像数据发送给控制主机；

所述控制主机还用于调用所述图像采集接口接收所述多组包的图像数据。

2.根据权利要求1所述的3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，所述图像采集命令，具体为：

图像采集命令的链接请求。

3.根据权利要求2所述的3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，所述3D相机用于接收图像采集命令并采集图像，具体为：

所述3D相机用于接收控制主机调用所述参数下发接口发送的图像采集命令的链接请求，建立接收链接，并通过3D相机中预设的监听函数监听接收链接中的fd值，在通过所述监听函数监听到fd无变化时，则确定建立接收链接成功；或在通过所述监听函数监听到fd大于零时，开始接收图像采集命令并采集图像。

4.根据权利要求3所述的3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，所述3D相机用于在通过所述监听函数监听到fd小于零时，则确定建立接收链接失败，接收链接断开；

所述控制主机用于继续调用参数下发接口将图像采集命令的链接请求发送给3D相机；

所述3D相机用于继续收到控制主机发送的图像采集命令的链接请求。

5.根据权利要求1所述的3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，所述控制主机还用于在接收所述多组包的图像数据之后，发送ACK给所述3D相机；

所述控制主机还用于在发送ACK给所述3D相机之后，用于再次调用所述参数下发接口将继续下一帧图像采集命令发送给3D相机。

6.根据权利要求5所述的3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，

所述控制主机还用于在发送ACK给所述3D相机之后，所述3D相机用于等待ACK回应；

所述3D相机还用于在收到所述ACK时，开始接收下一帧图像采集命令并采集图像。

7.根据权利要求6所述的3D图像数据可靠传输系统，其特征在于，

所述3D相机还用于在未收到所述ACK时，则确定是否接收超时；以及在接收ACK未超时，则开始接收下一帧图像采集命令并采集图像；或者，在接收ACK超时时，则继续等待ACK回应。

8.一种应用于控制主机的图像数据可靠传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述控制主机调用所述参数下发接口将图像采集命令发送给3D相机；

所述控制主机调用所述图像采集接口接收来自3D相机的所述多组包的图像数据。

9.一种应用于3D相机的图像数据可靠传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

3D相机接收来自控制主机调用参数下发接口发送的图像采集命令，并采集图像；

所述3D相机将采集的图像通过巨帧模式分成多组包的图像数据，并将所述多组包的图像数据通过发送给控制主机。

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