Les cartes d'acquisition et de traitement d'images - Mesures

Guide d’achatde modèles. Suivant le format, le nombred’entrées, la fréquence d’échantillonnage, ouencore la présence et la taille des mémoires,il y a de quoi répondre à tous types d’applications,y compris les plus exigeantes.Pour bien choisir, rien ne sert d’éplucher lesfiches techniques de chaque modèle : il fautavant tout considérer les caractéristiques de l’applicationque l’on souhaite réaliser. Le choixd’une carte d’acquisition et de traitementd’images est conditionné par les caractéristiquesde la caméra à laquelle elle est raccordée.Dans une application de vision industrielle,tout commence en effet par l’acquisitiond’une image au niveau du capteur CCD (ouCMOS) de la caméra. C’est lui qui convertitl’intensité lumineuse reçue par chaque pixelen une information numérique. Celle-ci estensuite convertie en un signal analogique(dans le cas des caméras analogiques) outransférée telle quelle vers la carte d’acquisitionet de traitement d’images.A l’image des caméras, il existe donc deuxgrands types de cartes : les modèles analogiqueset les modèles numériques. Si les camérasnumériques sont de plus en plus utilisées,les caméras analogiques couvrent encore lamajorité des applications. Il faut direqu’elles sont défendues par unpoids lourd du domaine(Sony), qu’elles sontnettement moinschères que lesmodèles numériques, et quele fossé technique qui les séparaitencore récemment desmodèles numériques se comble peuà peu. Dans les résolutions courantes(de l’ordre de 640x480 pixels), ellesrépondent donc parfaitement au besoin. Restentles applications un peu plus spécifiques,nécessitant de hautes résolutions ou descadences élevées : dans ce cas, le numérique estprivilégié. La qualité, toutefois, dépendra ducapteur utilisé. « Il vaut parfois mieux utiliser unecaméra analogique dotée d’un capteur CCD plutôt qu’unecaméra numérique intégrant un capteur CMOS », indiqueAlain Duflot, directeur technique de Cognex.Au niveau des cartes, c’est la même tendancequi prévaut. « Comme les constructeurs de camérasont une position largement dominante sur le marchéde la vision, l’offre en cartes d’acquisition pour camérasanalogiques reste importante »,indique Jean Feret,responsable de Matrix Vision France. Pour StéphaneLedoux, responsable des applicationsEurope chez Matrox Imaging, « les plus gros volumesde l’analogique sont réalisés dans les applications de vidéosurveillanceet dans les laboratoires de recherche. Néanmoins,leuremploi est tout aussi justifié dans les applicationsde contrôle industriel.Elles sont bien moins sensiblesMESURES 771 - JANVIER 2005 - www.mesures.comLescartes d’acquisitiond’imagesse différencient notammentpar le format,le nombre d’entréeset le type de composants qu’ellesembarquent (mémoire,processeurs,etc.).Matroxau bruit que par le passé,et elles permettent tout de mêmed’acquérir jusqu’à 30 images par seconde avec des résolutionsallant jusqu’au mégapixel ».Une fois que l’on a choisi une carte analogiqueou numérique, il faut encore déterminerle type d’entrées nécessaires. Là aussi,tout dépend du format de la caméra. Enanalogique, on retrouve les formats “classiques”hérités de la vidéo grand public : lesstandards européens CCIR (pour les camérasmonochromes) et PAL (pour la couleur), ainsique les formats américains RS170 (pour lescaméras monochromes) et NTSC (pour lacouleur).A chacun d’eux correspondent unecertaine vitesse d’acquisition et une certainerésolution. (Le standard CCIR, par exemple,correspond à une acquisition à25 images/seconde pour une résolution de768x576 pixels).Ces standards suffisent aux applications de visionles plus courantes et les plus simples. Pour lesautres cas (applications de mesure dimensionnelle,contrôle d’aspect, inspectionà hautescadences,etc.),on utilisedes cartes offrant des entrées pourles caméras non standards. C’est lecas des entrées pour les caméras à balayage progressif(monochromes ou couleur), que l’onutilise lorsque la scène observée comporte desobjets en mouvement, des entrées pour descaméras entrelacées et à reset asynchrone,ainsi que des entrées pour les signaux couleurY/C (ou S-Vidéo), qui permettent d’acquérirsur deux voies séparées la chrominanceet la luminance.Certaines cartes acceptent ainsi une très largevariété de caméras. La carte mvTitan deMatrix Vision, par exemple, accepte toute caméraanalogique monochrome ou couleur RGB,entrelacée ou progressive, périodique ou àreset asynchrone du marché.Autre exemple,la carte PC2-Vision de Coreco Imaging (représentéen France par Imasys), qui accepte descaméras entrelacées CCIR/RS170 à balayageprogressif jusqu’à 2 000x2 000 pixels enmonochrome, ainsi que des caméras couleurRGB jusqu’à 1 000x1 000 pixels. Onpeut alors lui raccorder deux groupes de troiscaméras monochromes en acquisition simultanéeou 6 en multiplexé, ou 2 RGB en multiplexé...Au niveau des cartes pour les caméras numériques,enrevanche,l’affaire est beaucoup plus “Quel standard pour les*Voir à ce sujet l’articlesimple. Outre les formats traditionnels (LVDS, caméras industrielles”RS422),qui sont de moins en moins utilisés,la dans notre numéro 763quasi-totalité des fabricants propose désormais de mars 2004, page 30,également disponibledes cartes offrant une ou plusieurs interfacessur notre site Internet.Camera Link*. Preuve de la pénétration de cestandard sur le marché de la vision, « Sony,qui nedéfendait jusqu’à présent que le FireWire,a créé l’événementlors du dernier salon Vision en présentant sa première gammede caméras sur Camera Link! », indique M. Feret(Matrix Vision).L’intérêt de ce standard, introduit fin 2000,est qu’il offre un débit théorique très élevé.Suivant qu’il utilise un, deux ou trois composantsChannel Link, il se décline en troisconfigurations :“Base” (avec un débit théoriquemaximal de 2,3 Gbits/s), “Medium”(4,76 Gbits/s) et “Full” (7,14 Gbits/s).Lorsqu’on choisit une carte numériqueCamera Link, il est doncindispensable d’en connaître laconfiguration. Suivant lesmodèles, on trouve en effet lestrois configurations (Base, Mediumet Full), ou seulement une ou deux d’entreelles. Le plus souvent, les cartes offrent deuxentrées Camera Link Base, ou une seuleMedium ou Full.Dans tous les cas, il faut garder à l’esprit quele standard Camera Link, contrairement auFireWire, n’est pas un bus. On ne peutconnecter qu’une seule caméra par interface.Mais si l’on utilise une carte offrant, parexemple, deux entrées indépendantes enparallèle, les débits sont multipliés : au lieud’avoir une entrée à 50 images/s, on peutmonter à 100 images/s…Attention au nombre de décodeursPour choisir une carte d’acquisition, il importeaussi de prendre en compte le nombred’entrées, et en particulier le nombre d’entréesindépendantes. Certaines cartes analogiquesproposent en effet 2, 4, 6, 8 voire16 entrées, mais on ne peut parfois acquérirqu’une seule voie à la fois et l’acquisition del’ensemble des voies doit se faire de manièrecyclique.Autrement dit, on fait du multiplexage.D’autres cartes ne proposeront peutêtreque deux voies d’acquisition, mais ellesseront complètement indépendantes, et l’on49