CN103475871A - 一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，包括图像采集装置、计算机，以及连接图像采集装置和计算机用于传输数据的通信子系统，当处理器检测到用户需要使用的帧已经接收过时，计算机程序要求图像采集装置传输其他尚未传输的图像；在用户没有任何操作时，计算机给出指令，让图像采集装置按其保存的帧的顺序编号传输图像数据，除非该帧已经传输完成。因此，开始图像采集后，不需要用户操作，图像采集装置可以自主的将所有图像数据传输到计算机，省略了用户手工操作进行数据导出的过程，节省了等待时间。

Description

一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统

技术领域

本发明涉及一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统。

背景技术

高速摄像机是一种能够以很高的频率记录动态图像的装置，高速摄像机以高出普通摄像机很多倍的速度采集图像，产生图像数据的速度远高于目前常见的通信装置的数据传输速率。因此，高速摄像机通常先将图像保存在高速摄像机内部的高速大容量存储器中，录制完成后再由人工操作将高速摄像机内部的数据传输并存储到计算机中供日后分析处理用。由于传输速度慢,人工操作传输数据所需的时间往往是录制时间的几十倍，甚至更长，严重影响用户的使用。

发明内容

本发明提出一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，解决了现有技术中需要用户人工操作导出大量图像数据而造成的用户等待时间过长的问题，图像采集装置可以自主的将所有图像数据传输到计算机，快速浏览所录制的视频，并保存在大容量低速储存器。

本发明的具体是通过以下技术方案来实现的：

一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，包括图像采集装置、计算机，以及连接图像采集装置和计算机并用于传输图像数据的通信子系统，

所述图像采集装置包括：

一个图像拍摄单元，

一个大容量高速储存器，用于储存拍摄单元的图片数据，

和一个图像帧管理单元，所述图像管理帧单元用于将图像拍摄单元拍摄的图像按顺序编号写入所述大容量高速储存器，以及将大容量高速储存器中的图像通过通信子系统发送到计算机，所述图像帧管理单元以帧为单位管理图像数据,一帧图像是指所述图像拍摄单元一次曝光所获取的图像数据，每帧图像在所述大容量高速存储器中占据固定大小的存储空间，且图像帧管理单元记录了各帧是否已经通过所述通信子系统发送到计算机，某一帧图像如果已发送到计算机，则其在所述大容量高速存储器中的空间可以用来存储新的图像；

所述计算机包括：

一个大容量低速储存器，用于储存通信子系统传输的图片数据，

一个处理器，

一个显示器，用于显示图像和输入指令信号；

进一步地，所述大容量高速储存器的储存速度足够大，且满足图像拍摄单元产生的图像都能及时写入到大容量高速储存器；

进一步地，所述大容量高速存储器为非易失性存储器；

进一步地，所述处理器要求图像采集装置在保存每帧图像时，间隔N帧发送一帧图像到计算机，N的大小根据所述通信子系统最大数据传输速度和所述大容量低速存储器的最大数据写入速度而定，且满足以下关系：

N=F/(B/I),其中N为发送一帧图像到计算机的间隔帧，F为图像拍摄单元产生图像帧数的速度，B为通信子系统和大容量低速储存器中较小的带宽最大值，I为图像的大小；

进一步地，所述处理器给出指令，间隔M帧显示一帧到显示器，且满足以下关系：

M=F/N/A,其中，M为处理器给出指令显示一帧到显示器的间隔帧，A为视频每秒显示的帧数，且满足：N>M≥2；

进一步地，所述处理器检测到用户需要使用某一帧图像时,如果该帧图像已经接收,则直接从所述大容量低速存储器中获取该帧图像，且图像采集装置传输其他尚未传输的图像；否则,请求图像采集装置发送该帧到计算机；

进一步地，所述处理器没有收到任何指令操作时，所述图像采集装置按顺序编号依次传输图像数据,除非所有图像已经传输完成；

进一步地，所述图像采集装置采集过程中传送的帧称为预览帧，当图像采集结束时,所有预览帧就已经传送到所述计算机中，图像拍摄单元拍摄完成后，用户可以用预览帧快速浏览所录制的视频，且用户查看的帧总是被提前传送到计算机；

进一步地，处理器检测用户需要用的预览帧的算法满足如下:

a、在用户快速浏览所录制的视频时,用户只需要使用预览帧即可；

b、在用户连续回放视频时,用户只需要用到从开始回放时刻起一段时间内连续的帧。

本发明产生的有益效果为：采用本发明的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统时，当处理器检测到用户需要使用的帧已经接收过时，计算机程序要求图像采集装置传输其他尚未传输的图像；在用户没有任何操作时，计算机要求所述高速图像采集装置按帧序号传输图像数据，除非该帧已经传输完成。因此开始高速图像采集后，不需要用户操作导出数据，图像采集装置可以自主的将所有图像数据传输到计算机，省略了用户手工操作进行数据传输的过程，节省了等待时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统的框图；

图2为本发明数据处理的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，包括图像采集装置1、计算机3，以及连接图像采集装置1和计算机3并用于传输数据的通信子系统2，

所述图像采集装置1包括：

一个图像拍摄单元101，

一个大容量高速储存器103，用于储存拍摄单元的图片数据，

和一个图像帧管理单元102，图像管理帧单元102用于将图像拍摄单元101拍摄的图像按顺序编号写入所述大容量高速储存器103，以及将大容量高速储存器103中的图像通过通信子系统2发送到计算机3，所述图像帧管理单元101以帧为单位管理图像数据,一帧图像是指所述图像拍摄单元一次曝光所获取的图像数据，每帧图像在所述大容量高速存储器103中占据固定大小的存储空间，且图像帧管理单元102记录了各帧是否已经通过所述通信子系统2发送到计算机3，某一帧图像如果已发送到计算机3，则其在所述大容量高速存储器103中的空间可以用来存储新的图像；

所述计算机3包括：

一个大容量低速储存器303，用于储存通信子系统传输的图像数据，

一个处理器302，

一个显示器301，用于显示图像和输入指令信号。

同时设定大容量高速储存器103的储存速度足够大，且满足使得图像拍摄单元产生的图像数据都能及时写入到大容量高速储存器103内部，将大容量高速存储器103设置为非易失性存储器，保证在断电状态下其储存的内容不会丢失。

处理器302要求图像采集装置在保存每帧图像时，处理器302要求图像采集装置1间隔N帧发送一帧图像到计算机3,N的大小根据通信子系统2最大数据传输速度和所述大容量低速存储器303的最大数据写入速度而定，且满足以下关系：

N=F/(B/I),其中N为发送一帧图像到计算机的间隔帧，F为图像拍摄单元产生图像帧数的速度，B为通信子系统和大容量低速储存器中较小的带宽最大值，I为图像的大小；另外处理器给出指令间隔M帧显示一帧到显示器，且满足以下关系：

M=F/N/A,其中M为处理器给出指令显示一帧到显示器的间隔帧，A为视频每秒显示的帧数，且满足：N>M≥2，因此保证显示器接收到的数据的速度总是低于数据的传送速度，图像采集装置采集过程中传送的帧称为预览帧，当图像采集结束时,所有预览帧就已经传送到所述计算机中，图像拍摄单元拍摄完成后,用户可以用预览帧快速浏览所录制的视频，且用户查看的帧总是被提前传送到计算机，且处理器预测用户需要用的预览帧的算法满足如下:

a、在用户快速浏览所录制的视频时,用户只需要使用预览帧即可；

b、在用户连续回放视频时,用户只需要用到从开始回放时刻起一段时间内连续的帧。

显然根据上述阐述可以得知,当高速视频录制结束时,所有预览帧就已经传输到所述计算机中,使得用户可以用预览帧快速浏览所录制的视频。当处理器检测到用户需要使用某一帧图像时,如果该帧图像已经接收,则直接从所述大容量低速存储器中获取该帧图像，图像采集装置传输其他尚未传输的图像；否则,请求图像采集装置发送该帧到所述计算机，在处理器没有收到任何指令操作时，所述图像采集装置按顺序编号依次传输图像数据,除非已经传输完成。

参照图2，对本发明的数据处理情况作详细的说明，首选用户设定参数，如设定拍摄的时间等参数，图像采集装置根据设定参数进行图像采集，当全部数据传送完成时停止采集，图像采集装置处于空闲状态，直到接到下次指令重新设定参数后继续采集数据。同时在采集数据开始时，用户就可以回放浏览视频，在回放时通过浏览预览帧，计算机检测所需的帧是否已经接收，若已经全部接收到，处理器发出指令将所有未发送的帧发送到计算机，且计算机将接收到的帧写入大容量慢速储存器，直到所有数据全部传送后图像采集装置处于空闲状态；若没有全部接收到，处理器将需要的帧号发送到图像采集装置请求发送，并将接收的帧写入大容量慢速储存器，并返回检测所需的帧是否已经接收的步骤。

为了更进一步了解本发明产生的有益效果，下面结合具体实例进行说明，图像拍摄单元所拍摄的图像最大为每帧宽1280像素、高800像素，每个像素由8位的二进制数表示,即一个字节，在这种分辨率,最高拍摄速度为5000帧/秒，因而产生数据的速度为51.2GB/S，大容量高速存储器存储速度为52GB/S,因此,高速图像拍摄单元产生的图像数据都能及时写入其中。通信子系统的数据传输速度为400MB/S，大容量低速存储器的存储速度为400MB/S，图像拍摄单元产生的数据必须先存入所述大容量高速存储器中,再传输到计算机，在图像采集过程中,所述处理器根据通信子系统的数据传输速度、大容量低速存储器的存储速度、高速图像拍摄单元的数据产生速度，确定图像帧管理单元每隔128帧发生一帧图像到计算机作为预览帧。为完成预览帧传输，要求数据传输速度为400MB/S,可见通信子系统和大容量低速存储器的速度能满足要求.当高速图像采集结束时，所有预览帧就已经传输到所述计算机中，拍摄完成后,用户可以用预览帧快速浏览所录制的视频。

用户采集结束后,通常需要回放视频，基于公知的常识，用户回放视频的播放速度只需达到24帧/秒，以高速采集10秒钟图像为例,一共有50000帧图像,如果每秒24帧的速度播放,可以播放2083秒。在用户回放视频的时间内,本发明提出的高速图像采集系统完全可以把其他未传输帧传输到计算机。而传统的高速摄像系统,要求用户先将所有图像传输到计算机后,才能连续回放，这种方式需要额外的1270秒。

此外,用户也可以只传输视频中的一部分到计算机中，具体来说，用户先通过预览帧了解拍摄的情况，确定哪部分视频是需要的，计算机根据用户的选择要求所述图像帧管理单元从指定的帧开始传输图像。例如用户选定了第8秒开始的1秒时间内拍摄的视频,则用户回放这段视频需要208秒,而通信子系统传输完这些数据只需要127秒,完全可以在用户回放的过程中,将这段视频传输到计算机。

在用户停机调整时，暂停采集的时间间隙内,本发明提出的高速图像摄像系统都可以继续传输图像，不需要用户为数据传输而等待，极大提高了用户体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，包括图像采集装置、计算机，以及连接图像采集装置和计算机并用于传输图像数据的通信子系统，

所述图像采集装置包括：

一个图像拍摄单元，

一个大容量高速储存器，用于储存拍摄单元的图片数据，

和一个图像帧管理单元，所述图像管理帧单元用于将图像拍摄单元拍摄的图像按顺序编号写入所述大容量高速储存器，以及将大容量高速储存器中的图像通过通信子系统发送到计算机，所述图像帧管理单元以帧为单位管理图像数据,一帧图像是指所述图像拍摄单元一次曝光所获取的图像数据，每帧图像在所述大容量高速存储器中占据固定大小的存储空间，且图像帧管理单元记录了各帧是否已经通过所述通信子系统发送到计算机，某一帧图像如果已发送到计算机，则其在所述大容量高速存储器中的空间可以用来存储新的图像；

所述计算机包括：

一个大容量低速储存器，用于储存通信子系统传输的图片数据，

一个处理器，

一个显示器，用于显示图像和输入指令信号。

2.如权利要求1所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述大容量高速储存器的储存速度足够大，且满足图像拍摄单元产生的图像都能及时写入到大容量高速储存器。

3.如权利要求1所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述大容量高速存储器为非易失性存储器。

4.如权利要求1所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述处理器要求图像采集装置在保存每帧图像时，间隔N帧发送一帧图像到计算机，N的大小根据所述通信子系统最大数据传输速度和所述大容量低速存储器的最大数据写入速度而定，且满足以下关系：

N=F/(B/I),其中N为发送一帧图像到计算机的间隔帧，F为图像拍摄单元产生图像帧数的速度，B为通信子系统和大容量低速储存器中较小的带宽最大值，I为图像的大小。

5.如权利要求4所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述处理器给出指令，间隔M帧显示一帧到显示器，且满足以下关系：

M=F/N/A,其中，M为处理器给出指令显示一帧到显示器的间隔帧，A为视频每秒显示的帧数，且满足：N>M≥2。

6.如权利要求1所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述处理器检测到用户需要使用某一帧图像时,如果该帧图像已经接收,则直接从所述大容量低速存储器中获取该帧图像，且图像采集装置传输其他尚未传输的图像；否则,请求图像采集装置发送该帧到计算机。

7.如权利要求6所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述处理器没有收到任何指令操作时，所述图像采集装置按顺序编号依次传输图像数据,除非所有图像已经传输完成。

8.如权利要求1所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，所述图像采集装置采集过程中传送的帧称为预览帧，当图像采集结束时,所有预览帧就已经传送到所述计算机中，图像拍摄单元拍摄完成后，用户可以用预览帧快速浏览所录制的视频，且用户查看的帧总是被提前传送到计算机。

9.如权利要求8所述的一种带有准时数据传输功能的高速摄像系统，其特征在于，处理器检测用户需要用的预览帧的算法满足如下:

a、在用户快速浏览所录制的视频时,用户只需要使用预览帧即可；

b、在用户连续回放视频时,用户只需要用到从开始回放时刻起一段时间内连续的帧。

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