高速图像存储系统及应用

1、高速图像存储系统及应用AOS摄像存储系统及StreamPix存储软件介绍1为什么需要高速数字图像运动分析需要更多的过程图像传统的模拟摄像机的速度不能满足要求25、30FPS的采集速度丢失了太多的过程信息模拟摄像机输出的图像质量不能满足要求PAL和NTSC隔行扫描工作方式的局限图像易被干扰像素串扰影响图像的品质2需要更高的图像分辨率早期的高速采集产品仅提供100 x100大小的图像模拟视频标准只能提供640480或768576的分辨率图像分析需要更多包含细节信息的原始图像逐行扫描的数字面阵可以提供130万、200万、300万、500万或更高的分辨率线阵摄像机可以支持4080、8160甚至更高的行

2、分辨率3高速图像方案的应用领域科学研究粒子运动状态的分析爆炸理论研究昆虫或动物仿生研究高水平运动员的训练辅助军事领域武器运行和使用时的可靠性分析新武器或装甲材料的评估关键过程分析车辆撞击过程及相应安全保护措施的分析发动机高速运转到崩溃时的过程分析火箭发动机点火的瞬间过程分析4必须存储吗？高速采集使帧图像之间的时间间隔非常小500FPS高速摄像机的帧间隔只有2ms有些方案甚至需要1000FPS以上的采集速度通常基于PC的图像处理算法不能在如此短的时间内完成实时处理会造成丢帧也就失去了高速采集的意义只有少数的专用硬件（并行DSP）可以进行实时处理大部分情况下，采集到的图像必须先存储下来，然后再分析

3、5如何存储？灰度图像8、10、12 、16bit 的原始数据彩色图像8 bit Raw 原始数据，非RGB数据RGB 24 bit 数据量是Bayer 8 bit的 3 倍，如果保存需要更多的空间并消耗更多的时间原始数据还是压缩数据通常保存为原始数据，细节信息更丰富压缩算法需要时间，可能造成丢帧6系统构造的困难传输的带宽限制普通PCI理论带宽只有133MBytes/Sec高分高速数据量都很大，如 PIKE F-505B/C，2458205415FPS，每秒数据量2458205415=75MBytes/Sec保存空间的限制不压缩的图像数据量很大保存介质的速度限制通常IDE硬盘的平均写入速度只有2

4、0MBytes/Sec通常SCSI 160硬盘的平均写入速度是38MBytes/Sec海量数据的检索和分析7几种典型系统的架构独立摄像机构成系统单个摄像机既完成整个采集存储功能，无需PC支持数字高速摄像机和大容量帧存图像卡摄像机将采集到的图像直接保存到图像卡的大容量帧存上数字摄像机和普通图像卡，使用PC机内存保存图像摄像机通过图像卡将采集到的图像直接保存到主机内存中使用PC的硬盘或RAID（磁盘阵列）数字摄像机将采集到的图像直接写入到主机的硬盘或磁盘阵列上8独立摄像机的方案优点体积小，重量轻安装方便使用简单运行可靠，可工作在恶劣环境下（100G下）可脱离PC独立工作缺点可选择的产品型号较少存储

5、空间有限典型系统瑞士的AOS公司的X-Platform系列摄像机9PC机内存和图像采集卡的方案优点可选择多种型号的摄像机（需图像卡支持）系统造价低，安装操作简单缺点受系统带宽限制受主机性能限制，某些主机板芯片组性能太差会造成数据丢失存储空间相对有限典型系统PerkinElmer SB2040摄像机 + EPIX PIXCI EL1图像卡 + EPIX XCAP软件10硬盘和磁盘阵列的方案优点可选择多种型号的摄像机，包括线阵（需图像卡支持）存储空间大，可进行延时记录（小时级）缺点系统成本较高，需另购RAID卡需高性能主机，有时需要64 bit PCI的主板和图像卡安装复杂，维护成本高系统可靠性较

6、差，在恶劣环境下使用需另做防护典型系统PIKE F-505B/C摄像机 + PCIE IEEE 1394B图像卡 + SATA RAID + StreamPix软件11AOS高速摄像机12选用何种RAID - SCSI vs. SATA无论选用何种RAID，都需要工作在RAID 0模式下，在该模式下硬盘盘数越多RAID提供的写入速度越快RAID 0 模式下硬盘的寿命较短（一年左右），需要考虑更换硬件的成本从性能和可靠性上讲，SCSI硬盘较SATA硬盘的提升有限，但价格要昂贵许多SCSI RAID卡也较SATA RAID卡昂贵建议采用SATA硬盘，可以同样（或更低）的花费购买数量更多的硬盘组成R

7、AID来提高性能13StreamPix 软件简介StreamPix是加拿大Norpix公司的软件产品StreamPix是专业的视频存储软件，支持超过30种模拟图像卡，IEEE1394摄像机和CameraLink 数字图像卡，可直接将实时帧图像不丢失的记录到硬盘或硬盘阵列中，最高存储数据量650Mbytes/S StreamPix可将存储的图像序列文件另存成AVI或其它通用图像格式文件StreamPix可在一台主机上同时控制多台摄像机采集保存图像14StreamPix 软件简介StreamPix3提供1394及Digital版本StreamPix4是一款支持多摄像机采集存储的软件系统Stream

8、Pix另有服务器版本，可以通过网络控制多台客户计算机上的StreamPix进行同时采集和存储15XCAP 软件简介XCAP是美国EPIX公司开发的图像分析软件XCAP必须配合EPIX公司的PIXCI图像卡一起使用（不支持1394摄像机）XCAP-LTD版可在主机物理内存中开辟多达3.5G的存储空间用来保存图像数据除连续采集存储图像外，XCAP还支持将序列图像导出成任意常见的图像格式保存XCAP-STD版还可以提供图像分析的功能16针对IEEE1394数字摄像机的最佳存储方案本方案适用于所有IEEE 1394数字机摄像机AVT F033 656x49474 FPSAVT F046 780 x58

9、253 FPS其它符合DCAM规范的摄像机本方案可以在一台PC上同时记录3台同步的IEEE 1394a数字机摄像机本方案可以进行长时间高速图像存储160G硬盘可以记录80分钟的高速图像数据本方案是目前性价比最好的高速存储方案IDE接口硬盘1片SATA(7200rpm 16MB)硬盘3片Rocket RAID 2310 适配卡StreamPix-IEEE软件1套Windows2000或WindowsXPIEEE 1394a接口数字摄像机3台17笔记本上的200FPS图像实时记录方案AVT PIKE F032640480202FPSIEEE 1394bStreamPix-IEEE软件系统可以在 200 fps 6404808 bits 黑白或Bayer彩色模式下稳定工作系统最高可达 512 fps2401608 bits黑白或Bayer彩色. 不是所有笔记本都适用于建立本系统 18应用案例汽车碰撞试验（1）19应用案例汽车碰撞试验（2）20应用案例汽车碰撞试验（3）21应用案例发动机运转分析（1）分析发动机的振动情况以找到减轻振动和噪声的方法22应用案例发动机运转分析（2）安装两只 2 AOS X-MOTION高速摄像机，成45度角，以500FPS速度记录试验过程中安放在发动机上的“测量板” 运动情况，然