Halcon中同步与异步采集的理解

关于相机采集的同步与异步的问题经常被问到，这里写写我个人的一些理解。

背景知识

先说说相机采集过程中的常见几个词语，做做辨析。在各类文档中常见的关于采集的词有Capture, Acquisition, Grab,Digitize等这些词似乎都与采集相关。但这几个词又有稍有区别：

• Capture：表示光线经过镜头在传感器芯片（CMOS,CCD）上成像。
• Acquisition：表示由相机的控制器间隔一段时间就将芯片上的数据传输到相机buffer中。
• Grab：从相机的缓存Buffer中把数据取出来传到板卡。
• Digitize：把从相机buffer中拿到的模拟信号转化为相信量化的数字信号。
  我们说的采集一般是指这四个过程的总称。

同步采集

简单的说，同步采集的过程中，图像的抓取（grab）和图像的处理（process）是顺序进行的，当抓取完成后，就开始生成HImage和接下来的图像处理，然后在处理结束后，继续等待下一个采集信号的到来，开始下一帧的抓取，顺序见下图：

同步采集.jpg

上图中，采集信号是按相机设定的帧率的频率发送。同步采集可能会导致的问题是，如果图像处理结束后，错过了下一帧的信号，那就只好等待再下一帧的信号来了继续采集。从图中这种情况看，中间一帧的图像会“丢失”，这样的话实际的帧率可能就达不到相机设定的理论的帧率了。

异步采集

而异步操作中，抓取与处理两个步骤是可以分离的，并可以异步运行，即可以在抓取下一帧图像的同时对图像进行处理，流程见图2。异步采集的第一步调用与同步采集类似，差别在接收到图像之后，采集句柄去采集下一帧图像，而处理算子在处理好前一帧图像后继续处理下一帧。处理完成后，再调用异步采集，直到完成图像采集为止，这样就可以达到全帧的速率。

异步采集.jpg

使用异步采集的时候，存储抓取图像与处理图像的应该是两块不同的存储区域，因此需要使用双缓存策略。

二者比较

• 同步采集：采集完后，处理图像，然后继续采集。采集的实际帧率受处理速度的影响。
• 异步采集：采集完后，立刻采集下一帧图像，同时进行当前帧的图像处理。实际帧率不受处理速度影响。

使用同步采集的时候，抓取的都是当前的图像，而异步采集的时候，读到的图可能是已经当前时间的前几帧图像。如果是拍摄运动物体，可能发生物体已经移动了，图像却还是移动之前的情况。为了避免这个问题可以考虑同步，或者也可以考虑采用多线程机制保证采集和处理的同步。