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如何在嵌入式平台上部署高光谱相机
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2025-06-11 16:30:49来源: 中国机器视觉网

高光谱成像技术因其能够捕获物体在不同波长下的光谱信息。广泛应用于农业、环境监测、工业检测等领域。近年来,随着嵌入式平台(如NVIDIA Jetson和树莓派)性能的不断提升,高光谱相机的嵌入式部署成为可能。

系统组成

在嵌入式平台上部署高光谱相机,面临着诸多技术难题。如高光谱相机如何和嵌入式设备通信,产生的海量数据如何处理,处理结果如何发送给控制器等,都限制了光谱相机在嵌入式设备上的应用。同时不同的嵌入式平台各自拥有独特的硬件架构和数据处理模式,如何让高光谱相机与各类平台完美适配也成为需要考虑的问题。为解决该问题,友思特eBUS软件,为嵌入式分选和检测成像平台搭建提出专属解决方案。

如图为友思特自定义嵌入式分选和检测成像平台。自定义的分选系统由下面及部分组成:

工业高光谱相机;实时数据采集(如友思特eBUS Rx方案);高性能处理平台(如Nvidia Jetson系列、RK3588系列、树莓派系列);实时通信协议(如友思特eBUS Edge软件传输方案)。

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部分资料来源于网络

(各部分组成均可由用户自由组合)

(1) eBUS Rx嵌入式平台数据采集

eBUS Rx是一种将任何传感器设备接入嵌入式平台的软件,任何传感器、物联网设备,不需要ARM平台的驱动,通过eBUS Rx即可接入嵌入式平台。

通过eBUS Rx,原本仅支持win系统的设备,可以成功部署在ARM上,实现低功耗、便捷式、小型化的数据传输和控制。

(2) eBUS Edge实现多平台自定义GigE Vision协议打包

eBUS Edge是一个软件平台,无需任何额外的硬件,即可将相机、成像解决方案以及嵌入式和物联网设备转换为完全符合的GigE Vision、GenICam设备。如嵌入式平台上进行AI处理后的结果,需要进一步传给后端控制器和其他系统使用,使用ebus edge,实现处理后的坐标或图像数据进行协议打包,发送。

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主要特征

1. 保持原有的硬件连接

eBUS Rx基于原有的相机接口(如USB 3.0或以太网),能够将高光谱相机的输出信号转换为嵌入式平台可识别的格式。这种即插即用的设计大大降低了硬件集成的复杂性。

2. 高效数据传输

高光谱相机生成的数据量巨大,eBUS适配器通过优化数据传输协议,将CPU使用率至少降低20%以上,确保数据能够以高带宽、低延迟的方式传输到嵌入式平台。这对于实时处理高光谱数据至关重要。

3. 兼容性强

eBUS软件不仅支持与高光谱相机的直接连接,还能与多种嵌入式平台兼容。

①NVIDIA Jetson:Jetson系列设备通过其强大的GPU计算能力,能够高效处理高光谱相机采集的数据。

②Raspberry Pi:树莓派则凭借其较低的功耗和高性价比,成为了许多小型、低功耗应用的理想选择。

③瑞芯微RK3588:同时,目前最新版本的ebus已支持国产瑞芯微RK3588。

应用场景

农业生产

在现代化农业生产中,通过安装在农田、温室等环境中的摄像头和传感器,实时监测农作物的生长状况、土壤湿度、气象条件等信息,为精准农业提供数据支持。eBUS 收发解决方案可以整合来自不同类型传感器(如可见光摄像头、红外热成像仪、土壤湿度传感器等)的数据,实现全方位的农业环境监测。

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工业生产

在现代化工业生产中,通过部署在生产线上的高精度摄像头和传感器(如激光测距仪、3D结构光模组),实时监测零部件的加工精度、表面缺陷及装配状态,为智能制造提供数据支持。嵌入式视觉系统(如Jetson AGX Orin)结合eBUS协议可以整合来自不同工位的多源数据(如可见光检测、红外热成像、振动传感器等),实现全流程的质量控制和自动化优化。

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智慧城市交通管理

在智慧城市交通管理中,通过安装在路口、收费站及车载终端的多模态摄像头(如全局快门摄像头、热成像仪),实时监测车辆流量、车牌信息及行人行为,为交通调度和自动驾驶提供低延迟的决策依据。嵌入式平台(如NVIDIA Drive)结合GMSL/MIPI协议可同步处理多路视频流(如环视摄像头+毫米波雷达),实现低延迟的复杂环境感知。

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数字医疗

在数字化医疗场景中,通过内窥镜、手术显微镜及可穿戴设备中的微型摄像头,实时采集患者影像数据(如组织形态、血流信号),为远程诊断和机器人手术提供高精度视觉反馈。嵌入式系统通过传输协议整合多模态数据,实现术中实时AI辅助。

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因此,借助eBUS,开发者能够轻松将这些设备与高光谱相机结合,开展各种嵌入式光谱成像应用。解决了数据传输、接口兼容性等问题,并为光谱成像技术的实时应用提供了强有力的支持。