【虹科】如何借助PTP来做高精度相机同步？
在某些应用场合中，如果需要处理来自多台相机的图像时，则图像记录的精确时间或准确的先后顺序对后续处理至关重要。若相机能够提供时间戳，则可为不同的图像数据建立时间基准。然而，相机的时间基准要能够精确匹配，这一点至关重要。通过使用“精确时间协议”(ptp)，hk ids gige vision相机（固件版本2.2或以上）能够轻松实现同步。 借助精确时间协议(ptp)同步
hk ids gige vision相机精确时间协议(ptp)是一种时间同步标准(ieee1588)，它使通过网络连接的设备实现时间同步。支持此标准的相机可在特定的周期内与主时钟交换同步信息。利用各自发送和接收时间中的时间戳信息，相机内部的计数器可实现精确地校准和同步。 所有固件版本为2.2及以上的hk ids gige vision相机都可与ptp兼容！ ieee1588时间戳是以1970年1月1日0时0分为计时起点，支持1纳秒(1 ghz)的时间分辨率。然而，由于延迟和信号运行时的不准确性，联网设备的时间同步精度达微秒级。 ptp应用案例ptp作为一种基础协议，通过为图像数据提供时间基准，为各种应用奠定基础。视应用要求及网络基础设施的复杂性的不同，ptp可以通过不同的方式来实现。 1. 相对时间戳同步 在本案例中，所有相机都在同一个网络。其中一台相机为主服务器，其余相机为从服务器。所有从相机的时间戳与主相机同步。相机既不提供绝对时间戳（实时），同时在无其他操作的情况下，也无法实现同步触发。 优势： 在该应用场合中，相对时间戳确定所有相机图像记录的时间分配。此外，相对时间戳还能确定哪一张图像为第一张，以及不同相机的图像时差大小。
无需额外的操作和成本，即可为特定的网络基础架构生成相对时间戳。
2. 利用绝对时间同步时间戳 本案例中，联网相机与外部主时钟同步。该ptp主时钟可以是支持“硬件时间戳”的网卡——若无硬件支持，同步精度将显著降低。除必要的硬件外，还需要支持ptp的软件。
优势： 具备全局（实时）时间戳的图像内容可跨越当前的应用限制，与任何其他使用实时时间基准的信息相关联。
对于其它使用全局时间基准的应用场合或评估，图像内容可以重用。
使用ptp：“相对同步”硬件设置两台不同的固件版本为2.2（支持ptp）的hk ids gige vision相机（gv-526xfa-c和gv-504xcp-m）连至同一网络交换机。一台额外的主机pc，仅用于控制和配置相机，不涉及相机的ptp同步。 软件设置可通过“ptpcontrol”下的相机功能节点图查找所有ptp配置功能。只有固件需为2.2或以上版本的相机才能使用这些功能。我们在主机pc上安装配套软件，来设置ptp同步。 将一台相机配置为ptp主时钟gv-526xfa-c相机应设置为ptp主时钟。在软件中打开相机，并将“ptpenable”设为“true”，启用ptp。另外，将“ptpslaveonly”设为“false”为相机赋予“主时钟”角色。 # configure master cameraptpenable = trueptpslaveonly = false 将另一台相机配置为ptp从时钟gv-504xcp-m相机应设为ptp从时钟。同理，将“ptpenable”设为“true”以启用ptp。此时，这台相机仅作为从时钟使用。将“ptpslaveonly”仍设为“true”。 # configure slave cameraptpenable = trueptpslaveonly = true 创建主从等级在完成主从时钟配置后，主-从等级将自动创建。对于主时钟相机，可通过“ptpstatus”由“listening ”变成“master”来确定。对于从时钟相机，可通过“ptpstatus”先由“listening”变为“uncalibrated”，并在与主时钟相机同步后变为“slave”来确定。 在通过相机的新ptp功能完成主从等级创建后，“相对同步”也随之完成。 启用时间戳如果您希望对图像数据使用已同步相机生成的时间戳，则必须将时间戳作为元数据，启用元数据（及块数据）传输。
首先，将“chunkmodeactive”设为“true”，以通过图像缓冲区启用块数据传输。然后，通过“chunkselector”选择“timestamp”，并通过“chunkenable”开关启用时间戳。 # activate chunk data creationchunkmodeactive = true # enable chunktimestampchunkselector = timestampchunkenable = true 这时，相机所采集的每一张图像将具备相应的时间戳，并借助图像缓冲区（通过块数据）传输至主机pc。这样，块数据及时间戳可通过任何视觉标准软件进行读取。 图像采集如果应用中需要对带时间戳的图像数据进行处理，则图像的记录时间和相机的触发至关重要。这种情况取决于来自多台相机的图像是否需要完全相同的采集时间（同步图像采集）以及时间关联偏差（时间戳抖动）有多大。根据应用要求，须选择适合相机的触发模式。在做出这一选择时，要考虑的决定性的因素不仅包括不同软件和硬件信号模式的精度，也包括部署和使用所需操作和成本。为检查先前配置的“相对同步”，我们使用每秒脉冲数(pps)信号来触发相机，以实现同步自由运行。
同步自由运行顾名思义，在ptp功能启用的情况下，每台相机（主时钟相机和从时钟相机）的pps信号会每秒生成一个。因此我们可借助pps信号检查相机的同步状态。这一信号被设置为触发源，因此每秒钟将触发一次图像采集。除了由“相对同步”导致的几微妙的偏差，相机生成的图像时间戳应为一致。通过pps信号实现所有相机同步自由运行的操作如下： # image acquisition configuration for both cameraslineselector = line2linemode = outputlinesource = ppstriggerselector = exposurestarttriggermode = ontriggersource = line2 # limit bandwidth on both camerasdevicelinkthroughputlimit = 60000000 # start acquisition on both camerasexecute acquisitionstart 同步pps触发信号将触发相机在同一时间点进行图像采集 读取时间戳为在应用场合中处理时间戳和图像内容，您须读取当前图像缓冲区的块数据。块数据为制造商相关的有效负载缓冲区，其存储布局通常未知，因此我们将通过节点图来读取各个元数据。为此，所有现有的元数据及其标准的节点名称将从gentl传输至节点图，以便通过标准的api进行访问。以下的源代码片段为您演示如何从图像缓冲区中提取时间戳。安装包也为您提供了有关块数据处理的完整源代码示例。 // get buffer from device's datastreamconst auto buffer = m_datastream->waitforfinishedbuffer(5000); // check buffer for chunksif (buffer->haschunks()){ // update nodemap with current chunk data m_nodemapremotedevice->updatechunknodes(buffer); // get the value of the timestamp chunk const auto chunktimestamp = m_nodemapremotedevice->findnode(chunktimestamp)->value();} 总结当涉及图像内容的时间分配时，ptp是多相机应用场合中一个重要的基础功能，能够轻松实现相机间的相对同步，无需额外的硬件和软件支持。在许多应用场合中，相对相机同步也足以确保图像在“相同”的时间或以正确的顺序使用。相机还配备外部定时器，适用于全局同步。如果您对通过ptp同步时间存有疑问或需要了解更多信息，请联系我们。
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虹科智能感知事业部专注于智能感知与机器视觉领域，已经和ids，blickfeld和gidel等有着重要地位的国际公司展开深度的技术合作。我们的解决方案包括3d激光雷达，工业相机，视觉处理平台，图像采集卡及视觉系统集成等。虹科的工程师积极参与国内外专业协会和联盟的活动，我们非常重视技术培训和积累，公司定期与国内外专家团队进行交流和培训。
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无需额外的操作和成本，即可为特定的网络基础架构生成相对时间戳。
2. 利用绝对时间同步时间戳 本案例中，联网相机与外部主时钟同步。该ptp主时钟可以是支持“硬件时间戳”的网卡——若无硬件支持，同步精度将显著降低。除必要的硬件外，还需要支持ptp的软件。
优势： 具备全局（实时）时间戳的图像内容可跨越当前的应用限制，与任何其他使用实时时间基准的信息相关联。
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