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Solutions pour un archivage rapide des images

Les enregistrements haute vitesse de séquences vidéo sont utilisés dans de nombreux domaines. Il faut souvent visionner des processus très rapides au ralenti pour pouvoir y identifier les éventuels problèmes.

Ce type d’application enregistre des séquences d’images à grande vitesse avant et après un incident, en vue d’une analyse détaillée hors ligne. De tels systèmes sont en mesure d’atteindre des débits d’image allant jusqu’à plusieurs milliers d’images par seconde. De telles vitesses permettent de détecter de nombreux problèmes dans un processus de production.

L’enregistrement de séquences d’images à grande vitesse est une technologie diversifiée utilisée dans de nombreux domaines d’application, y compris dans l’enregistrement et l’analyse de crash-tests, la recherche d’erreurs en cas d’utilisation de machines rapides, l’enregistrement et l’évaluation d’images de diagnostic dans le domaine médical, l’analyse de séquences de mouvements et l’évaluation statistique dans le sport, ou encore la création de scènes d’action dans l’industrie du cinéma.

Architectures de système

Il existe deux sortes de systèmes d’enregistrement haute vitesse : les solutions en ligne et les solutions hors ligne. Les systèmes en ligne fonctionnent avec des caméras haute vitesse qui envoient directement les données d’images dans la mémoire du système ou le support d’enregistrement du PC, tandis que les solutions hors ligne enregistrent les données d’images dans la caméra. Ces deux solutions présentent à la fois des avantages et des inconvénients, et le choix est normalement dicté par la fréquence d’images requise.

Les systèmes en ligne sont tributaires de la vitesse d’interface entre la caméra et l’ordinateur ainsi que de la vitesse interne de l’ordinateur lui-même. En cas d’utilisation de la technique de transmission la plus rapide actuellement disponible, la vitesse maximale sera d’environ 16 GB/s (avec un équipement de 4 à 6 cartes CoaXPress). Si cette vitesse est suffisante et qu’aucun appareil mobile n’est utilisé, cette solution est la meilleure, car elle permet d’enregistrer de longues séquences.

Les systèmes hors ligne augmentent ce débit, car les images sont conservées dans la caméra sans qu’il soit nécessaire de les transmettre pendant l’enregistrement. Ces systèmes sont normalement limités à 1024 GB de mémoire interne, la longueur d’enregistrement maximale possible est donc forcément réduite.

Une nouvelle façon de concevoir la mémoire, utilisant un dispositif de stockage à semi-conducteurs (SSD) dans la caméra permet une augmentation massive des débits de données d’image. Il est désormais possible d’obtenir des cadences d’images élevées combinées à une résolution élevée pour des caméras puissantes, au ralenti et à grande vitesse. Cette nouvelle gestion des données permet un transfert interne des images de la caméra à un débit de 1300 MB/s, c’est-à-dire six fois plus vite qu’avec une méthode de stockage conventionnelle.

Déclenchement et synchronisation

Dans un système d’inspection en ligne, l’objectif est de capturer une seule image à un moment de déclenchement défini : lorsque l’objet passe devant la caméra. Les séquences d’image ne sont pas enregistrées dans ce type d’application. Ce n’est pas le cas pour les enregistreurs de séquences où le système de trigger définit le moment à partir duquel une séquence d’images complète sera enregistrée à pleine vitesse. Bien entendu, des images seules peuvent également être synchronisées avec le cycle du système, pendant l’enregistrement des séquences.

Déclenchements de séquences

Les possibilités d'utilisation d'un système d’enregistrement de séquences sont nombreuses. De ce fait, les exigences relatives aux scénarios de déclenchement sont très variées. La méthode la plus simple consiste à commencer l'enregistrement dès que le trigger est activé. Mais de cette façon, les images avant l'activation de trigger ne peuvent pas être enregistrées.

Or, ce moment juste avant le déclenchement est souvent particulièrement intéressant pour le dignostic. À cet effet, les enregistreurs utilisent une mémoire tampon circulaire (différentes mémoires d'images) qui enregistre en continu. Une fois la dernière mémoire remplie, le système recommence un nouvel enregistrement en écrasant le premier, faisant ainsi place à de nouvelles images.

Avec ce mode d'enregistrement, le système enregistre jusqu’à ce que la mémoire tampon soit pleine, jusqu’à une certaine position, puis s’arrête. Ainsi, les données d'image immédiatement avant l'événement déclencheur sont également disponibles dans la mémoire et peuvent être lues.

Les enregistreurs de séquences offrent parfois d’autres méthodes de déclenchement. Le moment de capture d’une image peut certes être déterminé via le système de déclenchement classique, à savoir un signal électrique, mais il peut aussi être déterminé via le contenu même de l’image. Ainsi, si les données d’image dans une certaine plage changent de manière significative, soit en intensité, soit parce qu’il y a eu du mouvement dans l’image, le système d’enregistrement de séquences se déclenche automatiquement et envoie une image. Dès lors, un système de déclenchement supplémentaire est inutile.

Dans l’exemple suivant, le capteur déclenche automatiquement une image à chaque fois qu’un véhicule passe devant le champ d’activation du déclencheur. L’utilisation d’une lumière infrarouge permet ici de capturer les images dans n’importe quelles conditions, indépendamment de la lumière ambiante.

L’image montre l’enregistrement d’un crash-test. Une partie de la scène est surveillée par la caméra et toute modification dans cette zone déclenche l’enregistrement de la séquence vidéo. Cela signifie que le trigger est actionné exactement au bon moment et ce, sans que des capteurs sophistiqués ou un déclenchement externe soient nécessaires.