專利名稱：高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高速數(shù)字視頻存儲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能夠?qū)⒏邘l CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體)數(shù)字攝像機 輸出的高幀頻數(shù)字圖像實時無損記錄存儲回放的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置。
背景技術(shù)：
在機器視覺應(yīng)用中，數(shù)字攝像機在捕獲快速變化過程中起到越來越重要的作用， 尤其以CMOS圖像傳感器作為光電轉(zhuǎn)換元件的高幀頻數(shù)字攝像機的優(yōu)勢更為顯著。高幀頻 數(shù)字相機主要應(yīng)用于高速運動和高速物體碰撞過程的記錄測試。主要在汽車碰撞實驗，安 全帶、安全氣囊的研制，高速粒子場運動分析，火箭發(fā)射和飛機起落過程，高速工業(yè)檢測等 方面具有重要意義。高幀頻數(shù)字攝像機在圖像的顯示、存儲、處理上比傳統(tǒng)膠片式高速攝影 機更方便快捷，不論幀頻速度、分辨率、還是動態(tài)范圍都有很大提高。但隨著高幀頻數(shù)字攝 像機的幀頻不斷提高，輸出的數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量非常大，并且傳輸帶寬極高，對高速數(shù)字圖 像的存儲增加了很大難度。目前大多高幀頻數(shù)字攝像機，實時高速圖像數(shù)據(jù)輸出接口都采用標準的Full模 式的CameraLink接口或其他的高速數(shù)字接口，如1394接口、千兆網(wǎng)、光纖接口等。這些接口 需要和一些高級的圖像采集卡連接或計算機集成的高速接口連接，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機中， 然后才能記錄、存儲、處理和顯示。由于計算機的內(nèi)部總線帶寬的限制和計算機存儲介質(zhì)的 速度限制，直接被采集到計算機中的高速圖像無法實時無損的記錄存儲下來。目前解決的 方法有三種。一種方法是在高速相機內(nèi)部加入大容量的動態(tài)存儲器進行高速圖像數(shù)據(jù)的實 時緩存，當記錄緩存器存儲滿了，再由相對低速接口，如1394接口、千兆網(wǎng)、USB接口，將高 速圖像導(dǎo)入計算機中進行處理和回放；另一種方法是高速相機采用高速數(shù)字接口輸出，如 CameraLink Full模式接口，連接到計算機內(nèi)部安裝的CameraLink高速圖像采集卡，高速 圖像采集卡本身集成了大容量的動態(tài)高速緩存或直接利用計算機主板上板載的內(nèi)存進行 高速圖像的緩存，高速緩存采集完成后，再將緩存中的圖像數(shù)據(jù)記錄到計算機的硬盤中。第 三種方法是高速數(shù)字圖像由高速數(shù)字圖像采集卡采集后，由計算機內(nèi)部高速并行總線傳送 給磁盤陣列卡，由計算機內(nèi)部的磁盤陣列進行高速的存儲。由于前兩種方法采用大容量高 速動態(tài)緩存的方法進行高速數(shù)字圖像的實時記錄存儲，由于相機內(nèi)和板載的動態(tài)緩存的容 量不是十分的大，一般幾個GB到十幾個GB的容量。由于高速數(shù)字相機的輸出帶寬一般都 在幾百MB/s以上，所以高速動態(tài)緩存只能記錄很短時間范圍的高速圖像。第三種方法，由 于還是要基于計算機內(nèi)部并行總線來傳輸實時采集的高速圖像數(shù)據(jù)，對高速圖像的帶寬和 實時性還是有一定的制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)⒏邘l數(shù)字攝像機輸出的高速圖像 數(shù)據(jù)進行長時間實時無損存儲記錄，再通過千兆網(wǎng)交換機回傳到主控回放計算機中進行事
4后回放判讀和處理的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置包括高速 圖像數(shù)據(jù)分配板，N個存儲子系統(tǒng)，千兆網(wǎng)交換機和主控回放計算機；所述的高速圖像數(shù)據(jù) 分配板包括CameraLink解碼芯片、可編程邏輯器件、CameraLink編碼芯片；高幀頻數(shù)字攝 像機輸出的高幀頻圖像數(shù)據(jù)通過CameraLink編碼芯片導(dǎo)入可編程邏輯器件中，由可編程 邏輯器件對同一幀圖像數(shù)據(jù)進行實時同步編碼后分配為N路帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)； N路帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)分別通過CameraLink編碼芯片存儲到各個存儲子系統(tǒng)；存 儲于各存儲子系統(tǒng)的帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)通過千兆網(wǎng)交換機導(dǎo)入主控回放計算機 進行同一幀圖像的解碼合成，合成后的高幀頻圖像由主控回放計算機進行事后回放判讀和 處理。所述的可編程邏輯器件包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，幀同步編碼疊加模塊；高幀頻數(shù)字攝 像機輸出的圖像數(shù)據(jù)通過CameraLink解碼芯片傳輸?shù)綆骄幋a模塊，由幀同步編碼模 塊判斷每幀圖像的幀有效信號的起始時刻，在每幀圖像的第一行圖像數(shù)據(jù)前增加一行圖像 幀同步編碼數(shù)據(jù)；每輸入一幀圖像，幀同步編碼會自動加1后疊加在下一幀圖像的第一行 圖像數(shù)據(jù)前；包含了幀同步編碼數(shù)據(jù)的圖像經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊進行圖像的多路平行分配轉(zhuǎn) 換，輸出N路子圖像；各路子圖像通過CameraLink編碼芯片存儲到各存儲子系統(tǒng)；各存儲 子系統(tǒng)存儲的每路子圖像的第一行數(shù)據(jù)中包含相同的幀同步編碼數(shù)據(jù)。所述的高速圖像數(shù)據(jù)分配板還包括RS232串口芯片、LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊；所 述的可編程邏輯器件還包括控制相機串行數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和串行數(shù)據(jù)解析控制模塊；主控回 放計算機通過RS232串口芯片發(fā)送高幀頻數(shù)字攝像機控制命令給高速圖像數(shù)據(jù)分配板，由 高速圖像數(shù)據(jù)分配板的RS232串口芯片進行接收后發(fā)送給可編程邏輯器件；可編程邏輯器 件內(nèi)部的串行數(shù)據(jù)解析控制模塊對接收的控制命令進行解析，判斷如果是控制高速圖像數(shù) 據(jù)分配板的命令則產(chǎn)生幀同步編碼的控制信號并將其傳輸給幀同步編碼疊加模塊，如果是 控制高幀頻數(shù)字攝像機的數(shù)據(jù)，則通過控制相機串行數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換 模塊將該數(shù)據(jù)發(fā)送給高幀頻數(shù)字攝像機。所述的存儲子系統(tǒng)是以一個嵌入式處理器為核心的高速采集存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括CameraLink Base mode輸入接口、可編程邏輯陣列、靜態(tài)隨機存儲器、嵌入式處理器系 統(tǒng)、SATA磁盤陣列、SATA磁盤控制器、千兆以太網(wǎng)接口。通過CameraLink Base mode輸入 接口接收CameraLink編碼的高速子圖像數(shù)據(jù)，由CameraLink解碼芯片解碼后傳輸給可編 程邏輯陣列；可編程邏輯陣列邏輯控制高速圖像數(shù)據(jù)緩存到靜態(tài)隨機存儲器后，再通過數(shù) 據(jù)總線發(fā)送給嵌入式處理器系統(tǒng)；嵌入式處理器系統(tǒng)控制高速圖像數(shù)據(jù)通過SATA磁盤控 制器存儲到SATA磁盤陣列；最后由嵌入式處理器系統(tǒng)訪問SATA磁盤陣列，讀出子圖像，讀 出的子圖像通過千兆以太網(wǎng)接口及千兆網(wǎng)交換機發(fā)送給主控回放計算機。所述的SATA磁盤陣列包含兩個以上容量大于500GB的磁盤。所述的主控回放計算機讀取各路存儲子系統(tǒng)的子圖像數(shù)據(jù)，判斷各當前幀子圖像 的幀頭，找到幀號；找出各當前幀子圖像中幀號的最大值，如果某一路當前幀子圖像的幀 號不是最大值，則進行下一幀子圖像的讀取，再進行幀號的比較，直到各路子圖像的幀號相 同，就找到需要合并圖像的起始幀；將每路具有相同幀號的子圖像按照存儲分配的順序進 行合成，得到完整的圖像數(shù)據(jù)。
高幀頻CMOS數(shù)字攝像機輸出的圖像幀頻很高，一般可以達到幾百幀/秒，有的可 以達到上千幀/秒。以常見的畫幅分辨率為1280X 10M@500fps，像元位寬為^it的高幀 頻相機為例，其實際輸出帶寬約為5. 3Gbps,目前RaidOSATA高速磁盤陣列的有效存儲帶寬 在1. 5Gbps左右，因此要想存儲高帶寬的高幀頻圖像數(shù)據(jù)，可以采用多塊硬盤平行存儲的 方式。本發(fā)明采用可編程邏輯器件對同一幀圖像數(shù)據(jù)進行實時同步編碼后分配為N路帶有 幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)，N路帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)并行存儲于各存儲子系統(tǒng)的大容 量磁盤陣列，能夠?qū)⒏邘lCMOS數(shù)字攝像機輸出的高速圖像數(shù)據(jù)進行長時間實時無損的 存儲記錄；帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)由主控回放計算機進行同一幀圖像的解碼合成，便 于進行事后回放判讀和處理。目前設(shè)計中5TB存儲容量可記錄U80*10M@500fps高速圖像 100分鐘以上，實現(xiàn)了長時間的高速圖像記錄，便于武器驗證過程的多次拍攝記錄和長時間 拍攝記錄。本發(fā)明磁盤陣列可以通過升級更大容量的SATA硬盤，實現(xiàn)存儲容量的進一步擴 展，或采用新型的FLASH電子硬盤提高系統(tǒng)可靠性和存儲帶寬。


下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細地描述。圖1是本發(fā)明的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中高速圖像數(shù)據(jù)分配板的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明中可編程邏輯器件內(nèi)部功能模塊結(jié)構(gòu)框圖。圖4為存儲子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖5為存儲控制回放計算機下載后子圖像的解碼合并流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置包括高速圖像數(shù)據(jù)分 配板，N個存儲子系統(tǒng)，千兆網(wǎng)交換機和主控回放計算機。N的取值主要根據(jù)CameraLink標 準可以傳遞數(shù)據(jù)通道數(shù)決定，優(yōu)選數(shù)值可以為2、3、4、5、8或10。高幀頻CMOS數(shù)字攝像機選用Mikrotron公司的MC1362相機，其最大畫幅下幀頻 為504fps@1280*1024，采用CamerLink Full mode接口輸出。最高輸出像素時鐘為75MHz， 輸出像素格式為每個像素時鐘8bit*10piXels。如圖2所示，高速圖像數(shù)據(jù)分配板包括3片CameraLink解碼芯片、可編程邏輯 器件(Laticce CPLD)及5片CameraLink編碼芯片。CameraLink解碼芯片通過輸入連 接器MDM6與高幀頻數(shù)字攝像機連接，CameraLink編碼芯片通過輸出連接器MDR26與 存儲子系統(tǒng)連接；3片CameraLink解碼芯片將高幀頻數(shù)字攝像機傳輸?shù)腎OXSbit位 寬的Cameralink Full mode格式圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入高速可編程邏輯器件中，可編程邏輯器 件(Laticce CPLD)對同一幀圖像數(shù)據(jù)進行實時同步編碼后，分配為5路帶有幀編碼的 2X8bit位寬的Cameralink base mode格式圖像數(shù)據(jù)；可編程邏輯器件輸出的5路圖像 數(shù)據(jù)分別由5片CameraLink編碼芯片及5個輸出連接器MDM6輸出給各存儲子系統(tǒng)。在 高速圖像數(shù)據(jù)中加入幀同步編碼是為了在各個存儲子系統(tǒng)保存不同部分圖像的同時能夠 記錄幀編碼信息，在存儲子系統(tǒng)存儲的圖像通過千兆網(wǎng)交換機導(dǎo)入主控回放計算機后，進 行同一幀圖像的解碼合成，最終得到完整的高幀頻圖像。CameraLink解碼芯片采用型號為DS90CR288A的^bit LVTTL信號高速串行編碼芯片，可編程邏輯器件可以采用大規(guī)模復(fù)雜 可編程邏輯器件，CameraLink編碼芯片采用型號為DS90CR287的^bit LVTTL信號高速串 行編碼芯片。所述的高速圖像數(shù)據(jù)分配板還包括RS232串口芯片和LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊；主 控回放計算機通過RS232串口連接器發(fā)送高幀頻CMOS數(shù)字攝像機控制命令給分配板，由分 配板的RS232串口芯片進行接收后發(fā)送給可編程邏輯器件，再由LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊發(fā) 送給高幀頻CMOS數(shù)字攝像機。RS232串口芯片采用MAX232A，LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊的發(fā) 送和接收芯片分別采用型號為DS90LV047A和DS90LV048A的LVDS電平轉(zhuǎn)換芯片。如圖3所示，可編程邏輯器件包括幀同步編碼疊加模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串行 數(shù)據(jù)解析控制模塊、控制相機串行數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；CameraLink Full mode的圖像數(shù)據(jù)由 CameraLink解碼芯片傳輸?shù)娇删幊踢壿嬈骷?nèi)部首先進入幀同步編碼疊加模塊，幀同步編 碼疊加模塊判斷每幀圖像的幀有效信號的起始時刻，并在每幀圖像的第一行圖像數(shù)據(jù)前增 加一行圖像幀同步編碼數(shù)據(jù)，圖像幀同步編碼的幀號可以由主控回放計算機通過RS232串 行接口設(shè)定，為雙8bit字節(jié)數(shù)據(jù)，每輸入一幀圖像后幀同步編碼數(shù)據(jù)會自動加1后疊加在 下一幀圖像數(shù)據(jù)前。包含了幀同步編碼數(shù)據(jù)的圖像再經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊進行圖像的多路平 行分配轉(zhuǎn)換，最終將5路CameraLink base mode子圖像分別通過CameraLink編碼芯片存 儲到各存儲子系統(tǒng)，每路子圖像的第一行數(shù)據(jù)中包含相同的幀同步編碼數(shù)據(jù)。主控回放計 算機通過RS232串口芯片發(fā)送給可編程邏輯器件的串行數(shù)據(jù)由串行數(shù)據(jù)解析控制模塊進 行解析，如果是控制幀同步編碼疊加模塊的命令則產(chǎn)生幀同步編碼的控制信號，如果是控 制高幀頻CMOS數(shù)字攝像機的數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)通過控制相機串行數(shù)據(jù)收發(fā)模塊及LVDS電 平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送給高幀頻CMOS數(shù)字攝像機。在高速圖像數(shù)據(jù)分配板中加入RS232串口芯片，由RS232串口芯片將高幀頻CMOS 數(shù)字攝像機輸出的LVDS電平轉(zhuǎn)換為RS232標準電平，主控回放計算機通過計算機的RS232 串口就可以控制高幀頻CMOS數(shù)字攝像機。主控回放計算機可以通過千兆網(wǎng)交換機和MOXA多串口卡與各存儲子系統(tǒng)通訊， 來讀取各存儲子系統(tǒng)錄制的圖像數(shù)據(jù)并控制各存儲子系統(tǒng)開始和停止錄制，也可以通過 MOXA多串口卡實時監(jiān)視各存儲子系統(tǒng)的錄制狀態(tài)和剩余容量，并能夠向存儲子系統(tǒng)疊加存 儲信息，如記錄GPS位置、時間和任務(wù)編號等。如圖4所示，存儲子系統(tǒng)是以一個嵌入式處理器為核心的高速采集存儲系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括CameraLink Base mode輸入接口、高性能的可編程邏輯陣列FGPA、串口控制器、 32MB靜態(tài)隨機存儲器、嵌入式處理器系統(tǒng)、SATA磁盤控制器、SATA磁盤陣列、千兆以太網(wǎng) 接口。嵌入式處理器系統(tǒng)包括嵌入式處理器、處理器用SDRAM(U8MB SDRAM-Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步動態(tài)隨機存儲器)和程序存儲 FLASH。CameraLink 編碼的高速子圖像數(shù)據(jù)通過CameraLink接口芯片接收，解碼后傳輸給可編程邏輯陣列；可 編程邏輯陣列FPGA邏輯控制高速的圖像數(shù)據(jù)緩存到32MB靜態(tài)隨機存儲器后，再通過高速 數(shù)據(jù)總線發(fā)送給嵌入式處理器，由嵌入式處理器控制通過SATA磁盤控制器存儲到SATA磁 盤陣列；最后再由嵌入式處理器^^訪問SATA磁盤陣列，讀出子圖像，子圖像由千兆以太 網(wǎng)接口發(fā)送給主控回放計算機。主控回放計算機是高幀頻圖像數(shù)據(jù)合成和回放的關(guān)鍵設(shè)備，其功能通過VC編程軟件設(shè)計完成。存儲控制和回放軟件主要包括高幀頻攝像機控制功能，存儲控制功能，圖 像千兆局域網(wǎng)下載功能，圖像合成功能，高幀頻任意幀頻速率播放，圖像增強處理功能和用 戶自定義判讀分析處理模塊。圖像合成功能是本發(fā)明的軟件設(shè)計核心內(nèi)容，主要是對分配板進行幀同步編碼的 子圖像數(shù)據(jù)進行幀同步解碼后，將各路子圖像按照一定的順序進行合成。下載后子圖像的 解碼合并流程如圖5所示，首先讀取第一路存儲子系統(tǒng)的一幀子圖像數(shù)據(jù)，判斷幀頭，找到 幀號，也就是分配板疊加的幀同步編碼。同樣的過程找出其他各路子圖像讀取的當前幀的 幀號信息，找出5個幀號的最大值，如果某一路子圖像的幀號，不是最大值，進行其下幀圖 像的讀取，再進行幀號的比較，直到5路子圖像的幀號相同，就找到需要合并圖像的起始 幀，可以開始合并，將之后每路具有相同幀號的子圖像按照存儲分配的圖像順序進行合成， 得到完整的圖像數(shù)據(jù)。如果在同步合成過程中發(fā)現(xiàn)某一路子圖像的幀同步編碼丟失或錯 誤，記錄當前錯誤幀的幀號，然后繼續(xù)合成之后的子圖像。如果連續(xù)100幀沒有找到相同幀 號則合并圖像停止，進行報錯。高幀頻CMOS數(shù)字攝像機采用Mikrotron公司的MC1362高幀頻相機。高速圖 像數(shù)據(jù)分配板和存儲子系統(tǒng)自行設(shè)計開發(fā)，存儲子系統(tǒng)的SATA磁盤采用Seagate公司 ST3500418AS的500GB硬盤10塊，千兆網(wǎng)交換機采用TP-Iink公司8port千兆網(wǎng)交換機。 主控回放計算機采用具有千兆網(wǎng)口的高性能圖像處理工作站計算機，并在內(nèi)部安裝MOXA 公司的Sport串口卡和大容量硬盤。上述具體實施方式
僅僅是為了對本發(fā)明作出詳細說明而描述的優(yōu)選的實施方式， 但本發(fā)明不限于上述實施方式。例如，高速圖像數(shù)據(jù)分配板中的CameraLink解碼芯片、 CameraLink編碼芯片還可以采用其他型號的解碼芯片和編碼芯片；存儲子系統(tǒng)還可以采 用其他本領(lǐng)域公知的一個處理器為核心的高速采集存儲系統(tǒng)；主控回放計算機還可以采用 其他高性能圖像處理的計算機。因而凡是在本發(fā)明權(quán)利要求1基礎(chǔ)上所作出的簡單變形， 均在本發(fā)明意圖保護范圍以內(nèi)。目前，國外的高速數(shù)字相機大多采用數(shù)字相機內(nèi)部大容量高速RAM緩存的方式來 存儲高幀頻圖像。本發(fā)明的超大容量高速圖像實時無損存儲系統(tǒng)采用多路SATA硬盤平行 存儲方式，極大提高了存儲容量，可以長時間對高幀頻拍攝過程進行實時無損的記錄，國內(nèi) 外尚無采用該方式的高幀頻大容量的存儲裝置。CameraLink接口廣泛應(yīng)用在工業(yè)相機和科學(xué)級相機數(shù)字視頻輸出和高速數(shù)字視 頻采集卡中，CameraLink 接口傳輸是以 National Semiconductor 公司的 Channel Link 接 口技術(shù)為基礎(chǔ)，基于LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低壓差分信號)技術(shù)規(guī) 范作為基本電氣連接規(guī)范，將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過高速并行到串行協(xié)議編碼后，通過LVDS通道直 接傳送到采集和存儲設(shè)備上，減少了數(shù)模-模數(shù)的轉(zhuǎn)換過程，因此有效消除傳輸中串擾噪 聲，而且使用CameraLink進行數(shù)據(jù)傳輸，信號沒有衰減，圖像能夠無損的被傳輸采集。CameraLink接口標準中規(guī)定了 Base mode,Medium mode,Full mode三種接 口配置 方式。Base mode配置方式包括一片^bit LVTTL信號高速串行編碼芯片和LVDS通信控制 芯片，經(jīng)由一個MDM6接口連接；Medium mode配置方式包括兩片^bit LVTTL信號高速串 行編碼芯片和LVDS通信控制芯片，經(jīng)由兩個MDM6接口連接；Full mode配置方式包括三片 28bit LVTTL信號高速串行編碼芯片和LVDS通信控制芯片，經(jīng)由兩個MDM6接口連接；單
828bit LVTTL信號高速串行編碼芯片在最高85MHz像素時鐘時的傳輸帶寬達到2. 38Gbps, 可配置成2Xm3it@75MHz時的傳輸帶寬為1. 2Gbps。高幀頻CMOS相機一般采用Full mode 的CameraLink接口，一般配置為10Xm^it，在像素時鐘為75MHz時的傳輸寬為6(ibps。
權(quán)利要求
1.一種高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置，其特征在于包括高速圖像數(shù)據(jù)分配 板，N個存儲子系統(tǒng)，千兆網(wǎng)交換機和主控回放計算機；所述的高速圖像數(shù)據(jù)分配板包括 CameraLink解碼芯片、可編程邏輯器件、CameraLink編碼芯片；高幀頻數(shù)字攝像機輸出的 高幀頻圖像數(shù)據(jù)通過CameraLink編碼芯片導(dǎo)入可編程邏輯器件中，由可編程邏輯器件對 同一幀圖像數(shù)據(jù)進行實時同步編碼后分配為N路帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)；N路帶有幀 同步編碼的圖像數(shù)據(jù)分別通過CameraLink編碼芯片存儲到各個存儲子系統(tǒng)；存儲于各存 儲子系統(tǒng)的帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)通過千兆網(wǎng)交換機導(dǎo)入主控回放計算機進行同一 幀圖像的解碼合成，合成后的高幀頻圖像由主控回放計算機進行事后回放判讀和處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置，其特征在于所述的可 編程邏輯器件包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，幀同步編碼疊加模塊；高幀頻數(shù)字攝像機輸出的圖像數(shù) 據(jù)通過CameraLink解碼芯片傳輸?shù)綆骄幋a模塊，由幀同步編碼模塊判斷每幀圖像的 幀有效信號的起始時刻，在每幀圖像的第一行圖像數(shù)據(jù)前增加一行圖像幀同步編碼數(shù)據(jù)； 每輸入一幀圖像，幀同步編碼會自動加1后疊加在下一幀圖像的第一行圖像數(shù)據(jù)前；包含 了幀同步編碼數(shù)據(jù)的圖像經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊進行圖像的多路平行分配轉(zhuǎn)換，輸出N路子圖 像；各路子圖像通過CameraLink編碼芯片存儲到各存儲子系統(tǒng)；各存儲子系統(tǒng)存儲的每路 子圖像的第一行數(shù)據(jù)中包含相同的幀同步編碼數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置，其特征在于所述的 高速圖像數(shù)據(jù)分配板還包括RS232串口芯片、LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊；所述的可編程邏輯 器件還包括控制相機串行數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和串行數(shù)據(jù)解析控制模塊；主控回放計算機通過 RS232串口芯片發(fā)送高幀頻數(shù)字攝像機控制命令給高速圖像數(shù)據(jù)分配板，由高速圖像數(shù)據(jù) 分配板的RS232串口芯片進行接收后發(fā)送給可編程邏輯器件；可編程邏輯器件內(nèi)部的串行 數(shù)據(jù)解析控制模塊對接收的控制命令進行解析，判斷如果是控制高速圖像數(shù)據(jù)分配板的命 令則產(chǎn)生幀同步編碼的控制信號并將其傳輸給幀同步編碼疊加模塊，如果是控制高幀頻數(shù) 字攝像機的數(shù)據(jù)，則通過控制相機串行數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和LVDS電平收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊將該數(shù)據(jù) 發(fā)送給高幀頻數(shù)字攝像機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任意一項權(quán)利要求所述的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝 置，其特征在于所述的存儲子系統(tǒng)是以一個嵌入式處理器為核心的高速采集存儲系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括CameraLink Base mode輸入接口、可編程邏輯陣列、靜態(tài)隨機存儲器、嵌入式處理 器系統(tǒng)、SATA磁盤陣列、SATA磁盤控制器、千兆以太網(wǎng)接口。通過CameraLink Base mode 輸入接口接收CameraLink編碼的高速子圖像數(shù)據(jù)，由CameraLink解碼芯片解碼后傳輸給 可編程邏輯陣列；可編程邏輯陣列邏輯控制高速圖像數(shù)據(jù)緩存到靜態(tài)隨機存儲器后，再通 過數(shù)據(jù)總線發(fā)送給嵌入式處理器系統(tǒng)；嵌入式處理器系統(tǒng)控制高速圖像數(shù)據(jù)通過SATA磁 盤控制器存儲到SATA磁盤陣列；最后由嵌入式處理器系統(tǒng)訪問SATA磁盤陣列，讀出子圖 像，讀出的子圖像通過千兆以太網(wǎng)接口及千兆網(wǎng)交換機發(fā)送給主控回放計算機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置，其特征在于所述的 SATA磁盤陣列包含兩個以上容量大于500GB的磁盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任意一項權(quán)利要求所述的高速圖像實時無損記錄存儲回放裝 置，其特征在于所述的主控回放計算機讀取各路存儲子系統(tǒng)的子圖像數(shù)據(jù)，判斷各當前幀 子圖像的幀頭，找到幀號；找出各當前幀子圖像中幀號的最大值，如果某一路當前幀子圖像的幀號不是最大值，則進行下一幀子圖像的讀取，再進行幀號的比較，直到各路子圖像的幀 號相同，就找到需要合并圖像的起始幀；將每路具有相同幀號的子圖像按照存儲分配的順 序進行合成，得到完整的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高速圖像實時無損記錄存儲回放裝置，該裝置包括CameraLink解碼芯片、可編程邏輯器件、CameraLink編碼芯片、N個存儲子系統(tǒng)、千兆網(wǎng)交換機和主控回放計算機；通過CameraLink解碼芯片導(dǎo)入的高幀頻圖像數(shù)據(jù)由可編程邏輯器件進行實時同步編碼后分配為N路帶有幀同步編碼的圖像數(shù)據(jù)，編碼的圖像數(shù)據(jù)通過CameraLink編碼芯片存儲到各個存儲子系統(tǒng)后，再通過千兆網(wǎng)交換機導(dǎo)入主控回放計算機進行同一幀圖像的解碼合成，進行事后回放判讀和處理。本發(fā)明能夠?qū)⒏邘lCMOS數(shù)字攝像機輸出的高速圖像數(shù)據(jù)進行長時間實時無損的存儲記錄，便于主控回放計算機進行事后回放判讀和處理。
文檔編號H04N21/43GK102098562SQ20101059274
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者孫宏海, 徐大鵬, 王延杰 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所