Industrial USB3.0 Miniature Camera with color and monochrome sensor

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1 Welcome to the presentation Industrial USB3.0 Miniature Camera with color and monochrome sensor & Data rates of modern image sensors S. 1/12 Vortrag_Spectronet_USB3.0_Datenverarbeitung_ENGLISCH_Vorlage_für_pdf_v1_MH

2 Contact Information Authors: Dr.-Ing. Günter Uhlrich and Matthias Haberland (Managing Director) Contact: ABS Gesellschaft für Automatisierung, Bildverarbeitung und Software mbh Erlanger Allee Jena Tel: / Fax: / S. 2/12

3 UK353 USB3.0 camera of the ABS GmbH Technical Data Sensor 1/1.8" CMOS global and rolling shutter monochrome or color Image Resolution 1280 x 24 Pixel (SXGA) Pixel Size 5,3 µm x 5,3 µm Frame Rate (Camera) 60 fps at 1280 x 24 Pixel (SXGA) 80 fps at 24 x 768 Pixel (XGA) 120 fps at 640 x 480 Pixel (VGA) A/D Resolution 8 bit / bit Data Rate > 2,5 Gbit/s Application Fields Industry Research/Science Biotech Medical Technology Logistics Surveillance S. 3/12

4 Data output rates of an image sensor The data output of an image sensor is primarily defined by: Image Resolution Frame Rate Bit Depth S. 4/12

5 Data output rates of current sensors Image Sensor Megapixels per Image Channels Output Clock in MHz Frame Rate in Hz Bit per Pixel Sony IMX036 (25 fps) 3, Sony IMX036 (30 fps) 3, Sony IMX036 (60 fps) 3,15 1 CMOSIS CMV2000 2,23 CMOSIS CMV4000 Data Output in Mbit/s MByte/s , , Sony ICX625 5, Sony ICX674 2, Sony IMX136 2, Sony IMX174 2, Sony IMX178 5, CMOSIS CMV12000 S. 5/12

6 Data output rates of current sensors Image resolution without blanking Image resolution with blanking Pixels per line Lines per image Clocks per line Lines per image Calculation of image data output without blanking Calculation of real data output with blanking Resolution x Framerate x Bit Depth Resolution x Framerate x Bit Depth 2052 x 1540 x 25Hz x bit 3,16 Megapixels x 25Hz x bit 2400 x 1980 x 25Hz x bit 4,75 'Megapixels' x 25Hz x bit = 790 Mbit/s = 98,8 MByte/s = 1188 Mbit/s = 148,5 MByte/s 50% Overhead S. 6/12

7 Data transfer rates of current interfaces Interface Maximum data rate1 in MByte/s Usable data rate2 in MByte/s Maximum cable length3 in meters HD-SDI (3G-SDI) 369 ~ DVI (Single-Link) 512 ~ ~ ~ ~ ~614 GigE USB 3.0 (SuperSpeed) PCIe (v1.1; 4 Lanes) Camera Link (full) Maximum of possible data traffic overall. Data rate for the transfer of image data (usually around 80% of the maximum data rate of the interface). Transmission range depends on the quality of the cable and can most likely be increased by a repeater or the usage of fiber-based solutions. S. 7/12

8 Challenges of modern image processing High frame rates combined with high resolution generate high data rates Fast FPGAs are necessary to ensure a proper image processing, for example: Image enhancement Image stabilisation Correction of distortion Real time shading correction Image data preprocessing and analysis S. 8/12

9 Multi-FPGA-Systems In some cases there is the need for the usage of multiple FPGAs to handle high amounts of data ABS is a specialist in the field of Multi-FPGA-Systems Application fields: Image fusion in multi-sensor systems Radar signal processing Real-time distortion correction Data intensive applications in Biotech, Industry, Science,... S. 9/12

10 Virtual Giga-FPGA (Hexa-Core) SerDes-Interface-Connection each 4 x 3,125 Gbit/s (sustained) 6 x 51,2 Gbit/s memory bandwidth and 6 x 64 GMAC/s 24 FPGA-to-FPGA-Ports each with 12,5 Gbit/s (full-duplex) Interfaces: HD-SDI, PowerPC, GigE, XAUI, DVI, Camera Link, PCIe, Resource requirement of the FPGA coupling is less than 3% S. / /12

11 Virtual Giga-FPGA (Hexa-Core) SerDes-Interface-Connection each 4 x 3,125 Gbit/s (sustained) 6 x 51,2 Gbit/s memory bandwidth and 6 x 64 GMAC/s 24 FPGA-to-FPGA-Ports each with 12,5 Gbit/s (full-duplex) Interfaces: HD-SDI, PowerPC, GigE, XAUI, DVI, Camera Link, PCIe, Resource requirement of the FPGA coupling is less than 3% S. 11/ 11/12

12 End of the presentation Thank you very much for your attention! If you have gained more interest in this topic please visit our website or contact us via . S. 12/ 12/12

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