高速圖像存儲系統及應用

1、高速圖像存儲系統及應用,AOS攝像存儲系統及StreamPix存儲軟件介紹,為什么需要高速數字圖像,運動分析需要更多的過程圖像傳統的模擬攝像機的速度不能滿足要求25、30FPS的采集速度丟失了太多的過程信息模擬攝像機輸出的圖像質量不能滿足要求PAL和NTSC隔行掃描工作方式的局限圖像易被干擾像素串擾影響圖像的品質,需要更高的圖像分辨率,早期的高速采集產品僅提供100x100大小的圖像模擬視頻標準只能提供640×

2、480或768×576的分辨率圖像分析需要更多包含細節(jié)信息的原始圖像逐行掃描的數字面陣可以提供130萬、200萬、300萬、500萬或更高的分辨率線陣攝像機可以支持4080、8160甚至更高的行分辨率,高速圖像方案的應用領域,科學研究粒子運動狀態(tài)的分析爆炸理論研究昆蟲或動物仿生研究高水平運動員的訓練輔助軍事領域武器運行和使用時的可靠性分析新武器或裝甲材料的評估關鍵過程分析車輛撞擊過程及相應安全保護措施的

3、分析發(fā)動機高速運轉到崩潰時的過程分析火箭發(fā)動機點火的瞬間過程分析,必須存儲嗎？,高速采集使幀圖像之間的時間間隔非常小500FPS高速攝像機的幀間隔只有2ms有些方案甚至需要1000FPS以上的采集速度通常基于PC的圖像處理算法不能在如此短的時間內完成實時處理會造成丟幀也就失去了高速采集的意義只有少數的專用硬件（并行DSP）可以進行實時處理大部分情況下，采集到的圖像必須先存儲下來，然后再分析,如何存儲？,灰度圖像8、10

4、、12 、16bit 的原始數據彩色圖像8 bit Raw 原始數據，非RGB數據RGB 24 bit 數據量是Bayer 8 bit的 3 倍，如果保存需要更多的空間并消耗更多的時間原始數據還是壓縮數據通常保存為原始數據，細節(jié)信息更豐富壓縮算法需要時間，可能造成丟幀,系統構造的困難,傳輸的帶寬限制普通PCI理論帶寬只有133MBytes/Sec高分高速數據量都很大，如 PIKE F-505B/C，2458×2

5、054@15FPS，每秒數據量2458×2054×15=75MBytes/Sec保存空間的限制不壓縮的圖像數據量很大保存介質的速度限制通常IDE硬盤的平均寫入速度只有20MBytes/Sec通常SCSI 160硬盤的平均寫入速度是38MBytes/Sec海量數據的檢索和分析,幾種典型系統的架構,獨立攝像機構成系統單個攝像機既完成整個采集存儲功能，無需PC支持數字高速攝像機和大容量幀存圖像卡攝像機將采

6、集到的圖像直接保存到圖像卡的大容量幀存上數字攝像機和普通圖像卡，使用PC機內存保存圖像攝像機通過圖像卡將采集到的圖像直接保存到主機內存中使用PC的硬盤或RAID（磁盤陣列）數字攝像機將采集到的圖像直接寫入到主機的硬盤或磁盤陣列上,獨立攝像機的方案,優(yōu)點體積小，重量輕安裝方便使用簡單運行可靠，可工作在惡劣環(huán)境下（100G下）可脫離PC獨立工作缺點可選擇的產品型號較少存儲空間有限典型系統瑞士的AOS公司的X-Pl

7、atform系列攝像機,PC機內存和圖像采集卡的方案,優(yōu)點可選擇多種型號的攝像機（需圖像卡支持）系統造價低，安裝操作簡單缺點受系統帶寬限制受主機性能限制，某些主機板芯片組性能太差會造成數據丟失存儲空間相對有限典型系統PerkinElmer SB2040攝像機 + EPIX PIXCI EL1圖像卡 + EPIX XCAP軟件,硬盤和磁盤陣列的方案,優(yōu)點可選擇多種型號的攝像機，包括線陣（需圖像卡支持）存儲空間大，可進行

8、延時記錄（小時級）缺點系統成本較高，需另購RAID卡需高性能主機，有時需要64 bit PCI的主板和圖像卡安裝復雜，維護成本高系統可靠性較差，在惡劣環(huán)境下使用需另做防護典型系統PIKE F-505B/C攝像機 + PCIE IEEE 1394B圖像卡 + SATA RAID + StreamPix軟件,AOS高速攝像機,選用何種RAID - SCSI vs. SATA,無論選用何種RAID，都需要工作在RAID 0模式

9、下，在該模式下硬盤盤數越多RAID提供的寫入速度越快RAID 0 模式下硬盤的壽命較短（一年左右），需要考慮更換硬件的成本從性能和可靠性上講，SCSI硬盤較SATA硬盤的提升有限，但價格要昂貴許多SCSI RAID卡也較SATA RAID卡昂貴建議采用SATA硬盤，可以同樣（或更低）的花費購買數量更多的硬盤組成RAID來提高性能,StreamPix 軟件簡介,StreamPix是加拿大Norpix公司的軟件產品StreamPi

10、x是專業(yè)的視頻存儲軟件，支持超過30種模擬圖像卡，IEEE1394攝像機和CameraLink 數字圖像卡，可直接將實時幀圖像不丟失的記錄到硬盤或硬盤陣列中，最高存儲數據量650Mbytes/S StreamPix可將存儲的圖像序列文件另存成AVI或其它通用圖像格式文件StreamPix可在一臺主機上同時控制多臺攝像機采集保存圖像,StreamPix 軟件簡介,StreamPix3提供1394及Digital版本StreamPix

11、4是一款支持多攝像機采集存儲的軟件系統StreamPix另有服務器版本，可以通過網絡控制多臺客戶計算機上的StreamPix進行同時采集和存儲,XCAP 軟件簡介,XCAP是美國EPIX公司開發(fā)的圖像分析軟件XCAP必須配合EPIX公司的PIXCI圖像卡一起使用（不支持1394攝像機）XCAP-LTD版可在主機物理內存中開辟多達3.5G的存儲空間用來保存圖像數據除連續(xù)采集存儲圖像外，XCAP還支持將序列圖像導出成任意常見的圖像格

12、式保存XCAP-STD版還可以提供圖像分析的功能,針對IEEE1394數字攝像機的最佳存儲方案,本方案適用于所有IEEE 1394數字機攝像機AVT F033 656x494@74 FPSAVT F046 780x582@53 FPS其它符合DCAM規(guī)范的攝像機本方案可以在一臺PC上同時記錄3臺同步的IEEE 1394a數字機攝像機本方案可以進行長時間高速圖像存儲160G硬盤可以記錄80分鐘的高速圖像數據本方案是目前性價

13、比最好的高速存儲方案IDE接口硬盤1片SATA(7200rpm 16MB)硬盤3片Rocket RAID 2310 適配卡StreamPix-IEEE軟件1套Windows2000或WindowsXPIEEE 1394a接口數字攝像機3臺,筆記本上的200FPS圖像實時記錄方案,,AVT PIKE F032640×480@202FPSIEEE 1394bStreamPix-IEEE軟件系統可以在 200 f

14、ps 640×480×8 bits 黑白或Bayer彩色模式下穩(wěn)定工作系統最高可達 512 fps×240×160×8 bits黑白或Bayer彩色. 不是所有筆記本都適用于建立本系統,應用案例—汽車碰撞試驗（1）,應用案例—汽車碰撞試驗（2）,應用案例—汽車碰撞試驗（3）,應用案例—發(fā)動機運轉分析（1）,分析發(fā)動機的振動情況以找到減輕振動和噪聲的方法,應用案例—發(fā)動機運轉分析（2

15、）,安裝兩只 2 AOS X-MOTION高速攝像機，成45度角，以500FPS速度記錄試驗過程中安放在發(fā)動機上的“測量板” 運動情況，然后使用MotionTrack 3D 分析軟件分析試驗過程中的發(fā)動機運動,應用案例—運動員動作分析,分析運動員的動作特點，跟蹤運動軌跡等,應用案例—軍用武器系統測試,安裝在戰(zhàn)斗機上檢測最新的機載武器的試運行情況發(fā)射過程分析可靠性測試安裝在靶機，靶艦附近，記錄武器擊中目標時的過程,應用案例—導彈釋