如何在机器视觉的应用中单线传输高分辨率视频数据？

机器人辅助内窥镜平台和机器视觉摄像头的应用需要传输来自传感器的高分辨率图像数据，安装在极小的探针尖端，探针尖端通过极细的电缆连接到视频采集和分析系统。借助V3Link产品的专有主时钟同步技术，A8904SLB传感器端不需要使用晶振或任何振荡器，进一步降低了成本和整体空间要求。

人工智能(AI)机器视觉和成像应用的功能正在从根本上发生变化。AI使得高分辨率成像数据实时分析的精度和灵敏度更高，可以快速检测模式或异常。这些功能正在帮助基于视觉的工业机器人在工厂自动化环境中进行机器人辅助手术、基于3D成像的安全监控平台和工业机器人。

伴随着传感器技术的进步和超高清或4K视频图像传感器的实现，微型模块化封装，这一转变成了基于AI处理的可能性。

机器人辅助内窥镜平台和机器视觉摄像头的应用需要传输来自传感器的高分辨率图像数据，安装在极小的探针尖端，探针尖端通过极细的电缆连接到视频采集和分析系统。视频采集系统的控制信息同时流回探针尖端，从而提供了一种通过倾斜和缩放来控制探针尖端位置的方法。

基于视觉的控制系统，如工业移动机器人，需要极低的延迟来实现对高精度视频数据的实时采集和分析。低延迟也需要通过反向路径传输控制信号来调整摄像头的位置。电缆和导体的数量、导体的大小和传感器端的功率消耗可能是限制空间应用(如内窥镜和机器视觉)的重要因素。

很多现有的高速接口技术可以帮助实现高分辨率视频数据的可靠传输，但基于视觉的控制系统也有缺点。例如，以太网等标准技术会因与协议相关的费用而产生额外的延迟。这些设备还需要额外的导线和元件(如晶体振荡器)，因为以太网物理层设备不能直接连接到传感器的本地视频接口。例如，4MP、30fps的高分辨率成像仪可以生成3.2Gbps左右的视频数据。以太网链路基于千兆位(例如10000。-BaseT）这种未压缩的高分辨率数据无法提供足够的吞吐量来承载，这将在图像流中引入伪影，这可能会导致基于机器视觉的视频处理中的错误。

特殊的串行器/解串器(SerDes)技术协同工作(如V3Link TSER953 串行器以及 TDES954 和 TDES960 解串器)，通过单根超细导线传输高分辨率视频、控制信号和电力。如图1所示，这些设备可以帮助在传感器和处理器之间建立一个链接，以聚合时钟、未压缩的视频、控制、电力和通用输入/输出信号。

图1：使用 V3Link 器件进行数据串行化、解串化和电力传输的示意图

在这种配置中，信号和电力通过正通道传输，通道从传感器模块中的串行器传输到位于传感器集成分析系统中的解串器或解串器集线器。同时，控制信号和电力也可以通过通道传输。

V3Link解串器还为所有连接的串行器提供嵌入式时钟，从而实现多个传感器的视频同步，支持视频拼接、图像混合、立体视觉的3D重建和深度感应。通过使用TDES960内部产生的帧同步信号，您可以同步多个摄像头，实现600ns的精度，从而实现多个需要时间触发的机器视觉应用。主时钟同步也可以通过从反向通道中提取参考时钟来消除由多个成像器作为时钟的不同振荡器的相对漂移而产生的同步误差。

自适应平衡器技术用于降低信号损失和功耗。

V3Link设备除了支持视频数据、控制信号和电力的单线传输外，还包括自适应平衡器技术，可以在2.1GHz频率下补偿高达21dB的损耗，从而支持28-32美国极细线规则的使用 (AWG) 电缆。AWG 编号数字越大，电缆越细，信号损耗也越高。

更细的电缆更灵活，可以支持传感器在狭窄、空间有限的环境(如内窥镜)中的定位应用。在同一根细电缆上传输电力和控制信号的功能也可以最大限度地减少导体的数量。

V3Link串行器消耗的功率在传感器端250mW的典型功耗下非常低，可以将传感器和串行器集成到非常紧凑的区域，没有功耗，没有发热，所以不需要额外的空间。借助V3Link产品的专有主时钟同步技术，传感器端不需要使用晶振或任何振荡器，进一步降低了成本和整体空间要求。

结语

AI正在推动对实时视频采集、传输和分析的需求，从医学成像应用到机器视觉摄像机。V3LinkSerDesIC可以帮助工程师满足这些需求，同时减少电缆数量，降低整个系统的功耗和成本。V3Link设备提供通用链路技术，非常适合大多数需要实时采集、传输和分析高分辨率视频数据的应用。该设备支持各种布线配置(如同轴电缆、非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线)和各种时钟模式(如同步和异步)。

机器视觉传输数据传感器空间同步

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