2022/06/21Inden for moderne videnskabelig billeddannelse og industriel inspektion er tid ikke længere en sekundær egenskab – det er en fundamental dimension af, hvordan eksperimenter udføres, hvordan enheder koordineres, og hvordan data fortolkes.
Et tidsstempel bestemmer, hvornår hver frame optages, og former alt fra eksperimentets reproducerbarhed til synkronisering på tværs af flere enheder til gyldigheden af downstream-analyser.
Om et kamera kan levere højpræcisions-, lav-jitter- og deterministiske tidsstempler er nu en nøgleindikator for dets professionelle evner.
01 | Hvad er et tidsstempel?
Et tidsstempel er en digital markør, der registrererfaktisk optagelsestidspunktaf hvert billedbillede. Afhængigt af systemet kan præcisionen variere fra sekunder ned til millisekunder, mikrosekunder eller endda nanosekunder.
Almindelige tidsstempelformater
| Type | Eksempelformat | Beskrivelse |
| UNIX-tidsstempel (numerisk) | 1733558400 (sekunder) / 1733558400123 (ms) | Tiden der er gået siden 1970-01-01 UTC |
| ISO 8601 (læsbart format) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | Standarddato, -tid og -tidszone |
| Indlejret tidsstempeloverlay | 2025/12/07 12:30:45 | Menneskeligt synligt tidsstempel på selve billedet |
Eksempelfiler med tidsstempel til Tucsen-kamera
02 | Softwaretidsstempler vs. hardwaretidsstempler
Softwaretidsstempler genereres, efter at pc'en modtager billeddataene, mens hardwaretidsstempler genereres inde i kameraet ved den nøjagtige eksponeringshændelse.
Forskellen mellem de to kan have betydelig indflydelse på tidsnøjagtigheden, synkroniseringens pålidelighed og integriteten af dynamiske målinger.
1. Softwaretidsstempler
Softwaretidsstempler produceres af pc-driveren eller -applikationen, når billedet allerede er ankommet til værten. De afspejler dataankomsttiden, ikke eksponeringstiden.
Fordele — Universel og nem at implementere
• Uafhængigt af kameraets hardwaredesign
• Fungerer med alle større grænseflader (USB, GigE, CameraLink osv.)
• Nem at generere fra systemtid i software
• Velegnet til hurtig udvikling, fejlfinding og logning
• Lave integrationsomkostninger og høj kompatibilitet
Begrænsninger — Ikke egnet til præcisionstiming
Softwaretidsstempler påvirkes af hele dataoverførselskæden:
Kamera → Grænseflade (USB/GigE/CXP) → Værtsdriver → OS-planlægning → Program
Enhver forsinkelse, buffering eller CPU-planlægningshændelse kan introducere ikke-deterministisk fejl på ms-niveau.
Efterhånden som billedhastigheden stiger til over ~50 fps, vokser disse variationer hurtigt og kan alvorligt underminere tidsstemplernes pålidelighed.
Typiske brugsscenarier (<30 fps lavhastighedsbilleddannelse)
| Applikationsscenarie | Rollen af softwaretidsstempel |
Anbefalede kameraer
|
| Biologisk mikroskopi (rutinemæssig fluorescens/vævsbilleddannelse) | Datahåndtering, framesortering, justering i analysesoftware |
|
| Industriel mikroskopi (materialeinspektion / metallografi) | Understøtter batchsporing, billedsporbarhed og grundlæggende QC-logning |
2. Hardware-tidsstempler
Hardware-tidsstempler genereres i kameraets FPGA eller timingkredsløb på det præcise tidspunkt for eksponeringsstart eller -slut. De repræsenterer den sande fysiske optagelsestid, upåvirket af transmission eller OS-latens.
Fordele — Høj præcision og deterministisk timing
Hardware-tidsstempler tilbyder:
• Præcision fra mikrosekund (µs) til submikrosekund
• Nul afhængighed af datatransmissionstiming
• Stabile, repeterbare, jitterfri udgange
• 1:1-korrespondance med den faktiske sensoreksponeringstid
Dette gør dem essentielle til højhastighedsbilleddannelse, synkroniserede eksperimenter og tidskritiske målinger.
Begrænsninger — Afhængig af hardware og design
Hardware-tidsstempler kræver:
• Præcisionstiminglogik i FPGA/ASIC
• Højstabilitetsoscillatorer (TCXO/OCXO)
• Præcis eksponeringsstyring og forsinkelseskompensation
• Synkroniseret datastrømskodning
• Konsistens med SDK/driver-parsingformater
Da implementeringer varierer på tværs af producenter, kan integration på tværs af systemer kræve yderligere kalibrering eller gennemgang af dokumentation.
Udviklingsomkostninger og -kompleksitet er højere end softwaretidsstempler.
Typiske højhastighedsapplikationer (>50 fps)
| Applikationer | Hvordan hardware-tidsstempler hjælper | Anbefalede kameraer |
| Biovidenskab(højhastighedsbilleddannelse med calcium eller spænding) | Registrerer faktiske eksponeringstider; synkroniserer lasere via Trigger Out |
|
| Fysiske videnskaber(bevægelsesoptagelse med høj hastighed) | Giver absolut timing på µs-niveau til præcis rekonstruktion af bane | |
| Halvlederinspektion (wafer- og panelinspektion) | Tidsstempelbaseret kamerasynkronisering; muliggør encoderbaseret tid-positionskortlægning | |
| Instrumentintegration(kamera + laser + motoriseret scene) | Fungerer som en systemomfattende absolut tidsreference; muliggør koordinering på µs-niveau |
