XML文件在GigE相機(jī)中的應(yīng)用

趙建華，郭 奔

（西安工業(yè)大學(xué) 電子通信工程學(xué)院，陜西 西安 710032）

隨著工業(yè)自動(dòng)化，尤其是機(jī)器視覺(jué)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)圖像采集設(shè)備的速度和性價(jià)比的要求越來(lái)越高。其中，GigE Vision相機(jī)[1]因?yàn)槠鋫鬏斔俣瓤?、性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的青睞。在國(guó)內(nèi)，具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)GigE Vision相機(jī)能力的只有大恒，盈科視控等屈指可數(shù)的幾個(gè)廠家而已，XML配置文件做為GigE Vision相機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)很有研究的意義。

一個(gè)符合GigE Vision協(xié)議的相機(jī)必須使用XML設(shè)備配置文件，而且必須具有解析XML設(shè)備配置文件的能力，相機(jī)可以通過(guò)解析XML設(shè)備配置文件在與應(yīng)用程序建立連接時(shí)通過(guò)寄存器來(lái)得到足夠的有效信息。XML設(shè)備配置文件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）獨(dú)立性。XML文件可以用來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類(lèi)型，是一種允許用戶對(duì)自己的標(biāo)記語(yǔ)言進(jìn)行定義的源語(yǔ)言。 它提供統(tǒng)一的方法來(lái)描述和交換獨(dú)立于應(yīng)用程序或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

2）可維護(hù)性。XML文件是以文本格式存儲(chǔ)的，十分便于閱讀；另外，它的內(nèi)容和語(yǔ)法都比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用開(kāi)發(fā)者并不需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)。這些因素決定了XML設(shè)備配置文件的維護(hù)成本很低。

3）易用性。對(duì)于任何支持GigE Vision相機(jī)[2]的軟件來(lái)說(shuō)，不需要對(duì)XML設(shè)備配置文件做任何修改就可以保證相機(jī)正常使用，而不需要使用相機(jī)廠家指定的上位機(jī)軟件。

1 XML配置文件的使用

XML文件在GigE Vision協(xié)議[3]中被稱(chēng)為XML設(shè)備配置文件，它描述了相機(jī)的配置情況，以及上位機(jī)軟件能夠如何控制相機(jī)[4]。使用GigE Vision相機(jī)需要配合上位機(jī)，用來(lái)提供操作相機(jī)的界面，以及解析XML設(shè)備配置文件，目前比較主流的該類(lèi)軟件主要有 Balser公司的 Pylon，JAI公司的 JAI Control，NI的 Vision Acquisition，另外還有 Halcon 等，本文以JAI Control為例進(jìn)行說(shuō)明。

1.1 XML設(shè)備配置文件的工作流程

如圖1所示，為XML配置文件的工作流程。在正式開(kāi)始工作之前，要連接好相機(jī)的電源和網(wǎng)線，然后打開(kāi)JAI Control軟件。

圖1 XML配置文件使用流程Fig.1 Use flow of XML configuration file

第一步，讀取XML配置文件。JAI Control首先會(huì)從相機(jī)內(nèi)寄存器地址為0x0200，長(zhǎng)度為512字節(jié)的地址區(qū)域中確定XML設(shè)備配置文件的實(shí)際存儲(chǔ)位置，然后讀取這個(gè)XML設(shè)備配置文件；如果該地址無(wú)效，就會(huì)從寄存器地址0x400長(zhǎng)度為512字節(jié)的地址區(qū)域中再讀取一個(gè)XML配置文件。讀取到的內(nèi)容有3種形式，第一種為“Local:acme_titan_rev1.zip；1C400；A000”，表示 XML文件保存在本地磁盤(pán)中地址0x1C400開(kāi)始的大小的0xA000的區(qū)域中；第二種為“http://www.acme.com/camera/acme_titan_rev1.xml”，表示XML配置文件保存在該網(wǎng)址中，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀?。坏谌N為“File:acme_titan_rev1.zip”，表示存儲(chǔ)在上位機(jī)軟件的某個(gè)目錄中。

第二步，解壓XML文件。由于XML配置文件一般會(huì)比較大，通常在1萬(wàn)到2萬(wàn)行左右，所以，相機(jī)既支持以.zip為后綴名的壓縮XML文件，也支持以.xml為后綴名的非壓縮XML。如果讀取到的是壓縮文件，就會(huì)對(duì)其進(jìn)行解壓，如果接收到的是非壓縮文件，則跳過(guò)該步驟。

第三步，XML文件解析[5]。XML文件解析器是整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程中最重要的一個(gè)部分，它會(huì)檢查該XML設(shè)備配置文件的語(yǔ)法正確性以及是否嚴(yán)格符合GenICam協(xié)議規(guī)定的XML結(jié)點(diǎn)規(guī)范。如果檢測(cè)到任何錯(cuò)誤，JAI Control軟件會(huì)停止進(jìn)行并報(bào)錯(cuò)。

第四步，創(chuàng)建用戶界面接口。XML文件解析完成后，JAI Control軟件會(huì)根據(jù)XML設(shè)備配置文件的內(nèi)容創(chuàng)建各個(gè)控制結(jié)點(diǎn)，并初始化各個(gè)結(jié)點(diǎn)的值及其相關(guān)數(shù)據(jù)。例如，在創(chuàng)建“Width”結(jié)點(diǎn)時(shí)，不僅設(shè)置了它的初始值，還設(shè)置它的最大值、最小值、遞變量、寄存器地址、顯示名稱(chēng)等信息，這些值都是在“Width”結(jié)點(diǎn)描述符中直接設(shè)定的。

第五步，等待用戶的其它操作。此后，相機(jī)開(kāi)始等待用戶的操作，XML配置文件將不再起作用。

1.2 XML設(shè)備配置文件編寫(xiě)

相機(jī)的每個(gè)功能都被描述為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，當(dāng)用戶從上位機(jī)操作某個(gè)功能時(shí)，與該功能相對(duì)的結(jié)點(diǎn)就將當(dāng)前值更新到相機(jī)內(nèi)部，從而很方便地更新相機(jī)的狀態(tài)。另外一個(gè)方面，XML文件內(nèi)還可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)值運(yùn)算，這還可以大大減少相機(jī)內(nèi)部的邏輯量，減少了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。XML設(shè)備配置文件中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)只描述一個(gè)功能，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)特定的結(jié)點(diǎn)類(lèi)型和一個(gè)特定的接口。

在XML設(shè)備配置文件中，每一個(gè)功能都對(duì)應(yīng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)，而每個(gè)結(jié)點(diǎn)都通過(guò)一個(gè)結(jié)點(diǎn)描述符來(lái)表示，結(jié)點(diǎn)描述符內(nèi)包含若干個(gè)屬性描述符來(lái)描述結(jié)點(diǎn)的具體功能，一個(gè)結(jié)點(diǎn)描述符的標(biāo)準(zhǔn)格式如下：

＜NodeType Name=”NodeName” NameSpace=”Standard”＞

＜PropertyType＞PropertyValue＜/PropertyType＞

＜/NodeType＞

NodeType表示結(jié)點(diǎn)類(lèi)型，常用的結(jié)點(diǎn)類(lèi)型有Integer、Float、String、Enumeration、Command、Boolean、Register、Category等，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)可視化圖形界面；NodeName表示結(jié)點(diǎn)名稱(chēng)，它可以作為變量名提供編程接口給Visual Studio，具體的接口函數(shù)因使用的開(kāi)發(fā)包而不同；另外一個(gè)參數(shù)NameSpace的值如果為Standard，則表示這個(gè)結(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)是GenICam標(biāo)準(zhǔn)中定義的名稱(chēng)，如果該值為Custom，則表示這個(gè)結(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)是用戶自定義的，該功能并不具有普遍性。與結(jié)點(diǎn)相關(guān)的內(nèi)容因結(jié)點(diǎn)的類(lèi)型不同而有很大差別，比如，Integer類(lèi)型會(huì)映射到一個(gè)帶有 value、min、max和 increment的滑動(dòng)條，而String類(lèi)型會(huì)映射到一個(gè)顯示字符串的編輯框，Enumeration類(lèi)型則映射到一個(gè)下拉框，而Command映射到一個(gè)命令按鈕。

XML配置文件內(nèi)包含一個(gè)RegisterDescription標(biāo)簽，所有的結(jié)點(diǎn)描述都包含在RegisterDescription標(biāo)簽內(nèi)部，組成了整個(gè)XML設(shè)備配置文件，格式如下：

＜RegisterDescription ModelName=“AGSF_200_50m”……＞

＜! －－－－－－－結(jié)點(diǎn)描述符 1－－－－－－－－－－－－－＞

＜! －－－－－－－結(jié)點(diǎn)描述符 2－－－－－－－－－－－－－＞

......

＜! －－－－－－－結(jié)點(diǎn)描述符 n－－－－－－－－－－－－－＞

＜/RegisterDescription＞

RegisterDescription標(biāo)簽的內(nèi)容包含兩部分，第一部分是相機(jī)信息描述，主要描述相機(jī)型號(hào)，生產(chǎn)廠商等信息，即ModelName以及后面省略的部分；另外一個(gè)部分是相機(jī)功能描述，主要描述相機(jī)的功能配置，在結(jié)點(diǎn)描述符部分。在一個(gè)完整的XML配置文件中，結(jié)點(diǎn)描述符還會(huì)被Category標(biāo)簽分成若干個(gè)組，以便操作。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2 XML配置文件界面Fig.2 Interface of XML configuration file

如圖2所示，JAI SDK軟件讀取XML配置文件[6]后顯示的用戶配置界面。這個(gè)界面中所有的控制結(jié)點(diǎn)都是通過(guò)編寫(xiě)XML設(shè)備配置文件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，正常情況下，會(huì)使用Category標(biāo)簽和pFeature標(biāo)簽將這些控制結(jié)點(diǎn)分成若干個(gè)組，如上圖中的a、b、c、d組，這樣做不僅看起來(lái)美觀，而且容易管理。

另外，對(duì)XML還進(jìn)行了其它上位機(jī)軟件的兼容性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

表1 使用XML文件的相機(jī)兼容性測(cè)試Tab.1 Compatibility testing on GigE camera

在測(cè)試的4個(gè)軟件中，只有Pylon一款軟件表現(xiàn)出不兼容，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，這是由于該軟件添加了對(duì)相機(jī)廠家的識(shí)別過(guò)程，并屏蔽了其他廠家的相機(jī)。由以上測(cè)試結(jié)果可知，使用了XML配置文件的GigE相機(jī)軟件兼容性基本令人滿意，這就使用戶在選擇上位機(jī)控制軟件時(shí)有了更多的選擇。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文在JAIControl軟件環(huán)境中，通過(guò)修改XML文件的方式配置了不同的用戶操作界面接口，該方法完全不同于以往基于圖形庫(kù)開(kāi)發(fā)界面接口的方法，易于操作、修改方便。通過(guò)實(shí)際操作，我們發(fā)現(xiàn)XML設(shè)備配置文件為GigEVision相機(jī)的使用、開(kāi)發(fā)、維護(hù)都提供了巨大的便利，降低了開(kāi)發(fā)難度，提高了開(kāi)發(fā)人員的工作效率，而且使相機(jī)的維護(hù)升級(jí)都變得更加容易。因此，XML設(shè)備配置文件具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。

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[5]王磊，張紅梅，姚保峰，等.XML文檔解析技術(shù)研究[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，26（5）:36－41.WANG Lei，ZHANG Hong-mei，YAO Bao-feng，et al.XML document parsing technology research[J].Journal of Changzhou Institute of Technology，2013，26（5）:36－41.

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