Makine Görüşü Üzerine Bölüm 5

2. Arayüzler ve Standartlar 

2.1. Interface Nedir? 

Interface, iletişim altyapısının önemli bir parçasıdır. Interface, sistemin bir diğer sistemlere bağlamak için kullanılan kısmıdır. Yani kapalı bir sistem, başka bir kapalı sisteme tepki vermek veya onunla iletişim kurmak için interface’i kullanır. ‘Interface’ terimi öncelikle bilgisayar teknolojisi ile ilişkilidir. İki sistemi fiziksel olarak birbirine bağlamak için kullanılan çeşitli donanım arayüzlerini ifade eder. 

Örneğin; USB belleğin bilgisayara bağlanması için USB arayüzünü kullanır. 

Endüstriyel kameralarda kullanılan farklı arayüz türleri vardır. En çok kullanılan kablolardır, kamerayı bir PC’ye bağlamak için kullanılır. Fiş, kablo ve yazılım arayüzleri vardır. Hepsi uluslararası standartlarda tanımlanmıştır. Kabloların ve fişlerin bağlantısı fiziksel olarak yapılmaktadır. Fişin ve kablonun kullanılan arayüze uyması önemlidir. Bir diğer önemli faktör elektriksel özelliklerdir. Elektronik cihazlar elektrik sinyalleri kullanarak birbirlerine veri iletir. Bu nedenle arayüz standartları, elektrik sinyallerinin çalışma prensiplerini baz alır. Haberleşme sinyallerini aktarmak için voltaj seviyesi, aktarılacak kablo sayısı ve bilginin sınırlı sayıda kabloyla ne kadar yoğun bir şekilde aktarılacağı önemlidir. USB3 Vision gibi bir arayüz standardı bu karmaşık ayrıntıları çözer. Önemli detaylardan bir diğeri de hızdır. Hız genellikle “bant genişliği” terimi kullanılarak tanımlanır. 

Sistemlerin birbirleriyle iletişim kurması için bir dili paylaşmaları gerekir. Bu yüzden kimin konuşup kimin dinleyeceği belirlenmelidir. Bu kararlar protokollerde belirtilir. Protokoller dilbilgisini, sinyallerin işlevini ve iletişimin nasıl yapıldığını tanımlar. Dinleyen ve konuşan taraflar hiçbir bilginin kaybolmamasını sağlamak için kendilerini senkronize edeceklerdir. 

Arayüz açısından cihazların kullanımını etkileyen birkaç özellik bulunmaktadır; 

Plug-and-play: Tak ve çalıştır mantığına dayanır. Sürücüleri ayarlamaya gerek kalmadan otomatik olarak yapılandırılır. 
Hot-plugging: Bilgisayar çalışırken, bilgisayara aygıt eklenip çıkarılması işlemidir. Bilgisayarın işletim sistemi, değişikliği otomatik olarak algılar. 

USB arayüzü plug-and-play ve hot-plugging işlemlerini destekler. Endüstriyel kameralarda yaygın olarak USB 3.0, Gigabit Ethernet (GigE), Camera Link, FireWire kullanılır.

Camera Link, en yüksek bant genişliğine sahiptir ve bu nedenle verileri diğerlerinden daha hızlı aktarabilir. Fakat USB Vision’dan farklı olarak Plug&Play özelliği yoktur. 

GiGE, en uzun kablo uzunluğunu desteklemektedir. 

Doğru bir sistemin nasıl seçileceği aşağıdaki örnek üzerinde ayrıntılı olarak gösterilmiştir: 

Örnek: 

Trafikte bir hız izleme sistemi geliştirilecektir. Sistem, hızlı giden arabaların plakalarını ve sürücüleri tespit edecektir. 

• Bu işlem için 1 adet siyah-beyaz, 1 adet renkli kameraya ihtiyaç vardır. Tek renkli yani monochrome kamera ile plakanın görüntüsü, renkli kamera ile de sürücünün net bir şekilde tanımlanması sağlanacaktır. Bu şartlarda uygun arayüz seçimi için kablo uzunluğu, çözüm, bant genişliği, maliyet ve arayüze özgü özellikler belirlenecektir. 
• Verilerin işlenmesi için kamera ve gömülü PC kullanılacaktır. Bu yüzden 50 cm kablo uzunluğu yeterli olacaktır. 
• Plakalar üzerindeki sayılar ve harfler oldukça büyük basıldığı için 2 MP çözünürlük yeterli olacaktır. 
• Saniyede 30 frame yakalamak yeterli olacağı için 30 fps’lik bir kamera iş görecektir.
• Bant genişliğini hesaplamak için çözünürlük ve kare hızı çarpılır. Buradan 60 MByte/s’ lik bant genişliğine ihtiyacımız olduğu bulunur. 
• Maliyet nedeniyle kamera bağlantısı olabildiğince hızlı ve basit olmalıdır. Bu nedenle Plug&Play kullanılması gerekmektedir. 
• Çoğu durumda arabalar trafikte çok hızlı gitmektedir. Bu nedenle görüntüler gerçek zamanlı olarak yakalanmalıdır. Aksi takdirde, görüntüler gecikmeli olarak alınırsa yanlış araç belirlenebilir.
• Sistem maliyetleri mümkün olduğu kadar az olmalıdır. İşlemci birimi için mümkün olduğunca az ödeme yapılmalıdır. Bu nedenle orta derecede güçlü bir işlemci yeterlidir ve USB 3.0 (USB Vision) arayüzlü kamera önerilir. Bu arayüzler düşük bir işlemci içerir ve bu sayede tüm performans uygulamanın kendisinde harcanabilir.
• USB 3.0 ile standartlaştırılmış bir donanım arayüzü kullanılabilir. USB3 Vision standart, kararlı ve kusursuz görüntü aktarımı sağlar. Plug&Play sayesinde çalışırken takma işlevleri sayesinde basit dağıtım sunmaktadır. Düşük CPU yüküne, düşük sinyal gecikmesine ve iyi bir gerçek zaman uyumluluğuna sahiptir. Tek kablo çözümü sunmaktadır. Enerji USB 3.0 üzerinden sağlanmaktadır.