成功規(guī)范的重要標(biāo)志是能夠在行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和開源社區(qū)的共同推動下不斷進行改進。以太網(wǎng)、SCSI和JTAG規(guī)范已經(jīng)有幾十年的歷史，至今仍被廣泛使用，它們在經(jīng)歷多次更新后，其易用性和功能都得到了增強。

另一個例子當(dāng)屬近期推出的“儀器使用和工業(yè)數(shù)碼相機規(guī)范2”(IIDC2)，它是對IIDC1.3規(guī)范和數(shù)碼相機(DCAM)規(guī)范的重大改進。
 

圖1：三款分別由Hamamatsu、Sony和Toshiba Teli提供的IIDC2照相機連接到Technoscope的1394b轉(zhuǎn)發(fā)器和Express卡上，用于演示IIDC2規(guī)范的速度和可靠性。

由于消費類數(shù)碼攝像機生成的是壓縮音頻/視頻流，并符合音頻視頻控制規(guī)范(AV/C IEC-6188規(guī)范)，因此其數(shù)碼攝像功能一般都是雙模設(shè)計。相比之下，儀器和工業(yè)數(shù)碼攝像機生成的則是未壓縮的視頻流(無音頻)并符合DCAM和IIDC 1.3規(guī)范。DCAM和IIDC 1.3規(guī)范包含豐富的攝像機控制功能，例如亮度、幀速率、快門速度和白平衡。所有這些功能都未包含在AV/C規(guī)范中。

針對實時應(yīng)用的未壓縮視頻

儀器和工業(yè)數(shù)碼攝像機的獨特之處在于其側(cè)重點是未壓縮視頻、原始幀速率和高分辨率。未壓縮視頻處理能力對于安全系統(tǒng)和汽車倒車影像系統(tǒng)等實時應(yīng)用來說具有關(guān)鍵意義，因為這類應(yīng)用不允許有明顯的延遲出現(xiàn)。延遲是由消費類攝像機、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和手機攝像頭中使用的壓縮程序造成的。高安全性應(yīng)用在這方面的要求最為嚴(yán)格，最多只允許出現(xiàn)5毫秒的延遲。安全與機械視覺系統(tǒng)要求的幀速率非常高，一般要大于60幀/秒(fps)，才能保持監(jiān)視和定位的準(zhǔn)確性。IIDC攝像機的標(biāo)準(zhǔn)幀速率在1.875fps到60fps之間。Point Grey、Basler和Sony已經(jīng)利用擴展的IIDC寄存器將一般條件下的幀速率提高至100fps，而且在某個應(yīng)用中實現(xiàn)了200fps的超高幀速率。高分辨率是安全和監(jiān)視應(yīng)用最重要的性能指標(biāo)。當(dāng)今的IIDC攝像機分辨率可達到640x480至2448x2048，色深范圍介于8位/像素至24位/像素之間。

發(fā)展簡史

1394貿(mào)易協(xié)會于1996年制定了首個數(shù)碼攝像機規(guī)范，即IIDC 1.04。2008年升級為IIDC 1.32。早期IIDC規(guī)范選用的傳輸協(xié)議是IEEE 1394(FireWire)，因為它的傳輸速度快(400Mb/s)，總線供電能力強而且具有可靠的視頻數(shù)據(jù)交付能力。除了網(wǎng)絡(luò)攝像頭，IIDC 1.3還被廣泛應(yīng)用于機械視覺和計算機視覺應(yīng)用中，其中包括取得重大成功的Apple iSight攝像頭系列。

IIDC 1.3數(shù)字?jǐn)z像機的普及程度日漸提高，原因在于：該規(guī)范采用菊花鏈這種簡單布線方式；而且由于IEEE-1394的總線供電能力高達45W，強于USB(2.5W)和以太網(wǎng)(0W)等其他串行總線技術(shù)，因此可以方便地利用總線為攝像機供電。IEEE-1394是一種早期的開放標(biāo)準(zhǔn)，而且具備合適的技術(shù)功能，這使得IIDC 1.32成為libdc1394、unicap和coriander等眾多數(shù)碼攝像機開源(Linux)社區(qū)項目的基礎(chǔ)。對Linux社區(qū)而言，“合適”的技術(shù)功能包括總線仲裁、帶寬分配，以及IEEE-1394所具備的低CPU開銷特性。之所以IEEE-1394具有較低的CUP開銷是因為每個IEEE-1394設(shè)備都有內(nèi)置的硬件自主管理特性，即無需CPU就能實現(xiàn)器件枚舉功能。

早期DCAM和IIDC規(guī)范采用的控制和狀態(tài)寄存器(CSR)組織方式比較零散而且不連續(xù)，因此難以應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計。從根本上講，IIDC 1系列規(guī)范使用扁平的線性寄存器映射，新增功能只能簡單地添加到線性列表的末尾。下表是從IIDC 1.32規(guī)范中摘錄的表格，顯示了在寄存器映射中分布的單個特性的INQ(特性)、功能實現(xiàn)和狀態(tài)。

表1：

另外，最初的DCAM和IIDC規(guī)范只能使用IEEE 1394傳輸方式


2009年，日本工業(yè)成像協(xié)會(JIIA)和1394貿(mào)易協(xié)會共同進行了一項開發(fā)工作，目的是將IIDC 1.32規(guī)范升級為更加“現(xiàn)代化”的標(biāo)準(zhǔn)。新規(guī)范將特性的全部元素集合到一個連續(xù)的寄存器空間內(nèi)，使其得以更加方便地(成本更低)在產(chǎn)品中實施。開發(fā)IIDC2標(biāo)準(zhǔn)的目的是簡化工業(yè)攝像機的設(shè)計工作，而且當(dāng)數(shù)碼攝像機與個人計算機連接時，計算機更容易檢測到攝像機的各種特性。IIDC2無法向后兼容IIDC 1.32規(guī)范。

相比之下，IIDC2規(guī)范將攝像機的控制、狀態(tài)、功能與傳輸介質(zhì)進行分離。將攝像機的控制功能與高速數(shù)據(jù)傳輸機制進行隔離，便于在將來使用其他傳輸介質(zhì)。

IIDC2規(guī)范要求利用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)將各項功能組織到不同的分類模塊中，并依據(jù)通用寄存器格式以固定的偏移量將模塊連接在表單中。這種方式類似于在USB、SATA和1394規(guī)范中得到成功使用的開放式主控制器接口(OHCI)格式。另外為簡化數(shù)據(jù)傳輸，IIDC2還吸收了更多的指令、流和流傳輸功能。下表取自IIDC2規(guī)范，列出了一系列具有相同結(jié)構(gòu)的通用分類模塊，這些模塊用于描述IIDC2攝像機功能和狀態(tài)。

表2：
 


IIDC2定義了31種基本的分類模塊，用于實現(xiàn)IIDC2攝像機功能。基本的控制模塊包括設(shè)備控制模塊以及針對傳輸層、圖像格式、采集、亮度和數(shù)字I/O的控制模塊

IIDC2原型于2011年11月在德國斯圖加特Vision Show上首次亮相，之后不久的2012年3月，IIDC2規(guī)范就得到了日本工業(yè)成像協(xié)會(JIIA)和1394貿(mào)易協(xié)會的批準(zhǔn)。此外，今年四月舉辦的2012韓國Vision Show演示了更多IIDC2產(chǎn)品。

IIDC2產(chǎn)品將首先使用800MB/s的IEEE-1394傳輸方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和功率分配。將來的IIDC2數(shù)碼攝像機還可能采用以太網(wǎng)或者USB傳輸方式。