[发明专利]一种基于嵌入式Linux系统的高速图像记录装置

说明书

技术领域

本发明属于高速图像处理领域，涉及一种如何将高帧频、高分辨率CCD图像进行高速存储。

背景技术

随着嵌入式应用的快速蓬勃发展，嵌入式系统已经广泛应用到军事、航空航天、工业控制和消费电子等领域。嵌入式系统作为计算机领域的一个重要组成部分，已经成为研究与应用的热点。随着高速图像记录装置的复杂化和小型化，嵌入式系统和高速记录系统的融合是发展的必然趋势。目前高速图像记录技术在国内外都有很广泛的应用，根据所使用的记录方法和存储介质不同，在记录速度上也有所差异。美国Ampex公司使用磁盘作为存储介质的记录器(DDR)S400可提供50MB/s的记录速度。PROMISE公司使用磁盘进行数据记录的产品SuperTrakATARAID记录速度最高可以达到133MB/s。德国控创公司的使用NAND FLASH的记录卡实现了256GB的容量和120MB/s的写入速度。在国内采用的记录技术大多是在可编程逻辑器件(FPGA)上构建嵌入式系统(SoC)来实现图像记录。使用电子集成驱动器(IDE)的记录技术主要是采用硬盘直写图像文件的模式，将图像数据以文件的方式存放在硬盘，事后硬盘通过USB接口对图像进行读取。目前该技术在国内实际项目应用的记录速度可以达到单盘50MB/s的记录速度，还可以在FPGA内扩展硬盘控制器的个数实现多个IDE硬盘的并行记录，从而提高记录速度。以记录器(DDR)模组为存储介质的记录装置目前最高可以达到1000MB/s的记录速度，但DDR模组存在容量的限制和掉电数据丢失的问题。基于PCI接口总线的高速记录技术可以分为以工控机为核心的平台和以嵌入式系统为核心的平台。在以工控机为核心的平台上，通常是在Windows操作系统上利用DDK开发驱动程序实现图像数据记录。在嵌入式记录平台上目前已经应用的方案主要是基于嵌入式实时操作系统(VxWorks)的高速记录装置，记录速度可以达到200MB/s。Linux操作系统由于其源代码开放、可剪裁配置、支持多种硬件平台、应用程序丰富等优点而受到广泛的关注，把它引入到嵌入式领域是当前嵌入式操作系统研究的热点。与常见的嵌入式操作系统如VxWorks和Windows CE等相比，嵌入式Linux操作系统有开源、稳定、硬件支持丰富、价格低廉、功能强大和开发工具完善等优点，越来越多的企业和科研机构已经把目光转向了嵌入式Linux操作系统的开发和应用上也使Linux操作系统在嵌入式领域得到快速发展。

对于高速记录装置来说，不但需要完成对高帧频、大阵面相机的图像数据记录，还需要实现将图像数据通过网络进行下载的功能，然后恢复为图像或视频文件进行存储，以便事后的查找和访问。目前由于软硬件兼容性等问题，大多数记录装置使用的100Mbps的网络，所以高速记录装置在完成高速图像记录任务的同时还必须充分发挥记录单元的网络传输能力，解决图像数据高速网络传输的问题。这就要求对嵌入式Linux操作系统网络传输的流程和性能进行分析和研究。

发明内容

为了弥补传统Linux操作系统的内核中接口PCI设备通用数据传输记录模式，解决现有技术不能满足图像数据高速网络传输的技术缺陷，本发明的目的是满足CCD相机的帧频高、分辨率高、数据量大、满足图像数据高速网络传输的要求，为此本发明提供一种基于Linux操作系统的高速图像记录装置。

为了实现所述目的，本发明基于嵌入式Linux系统的高速图像记录装置的技术方案是由图像采集模块、图像记录模块和PCI总线构成；图像采集模块的输入端为相机输入数据，输出端挂载在PCI总线上，接收采集图像数据先缓存储到图像采集模块的存储单元中，将Linux操作系统的内核移植裁剪到图像记录模块的嵌入式处理器中，以管理整个图像记录装置；图像记录模块的输入端通过PCI总线将接收图像采集模块中的数据映射存储到图像记录模块的硬盘阵列中；PCI总线分别连接图像采集模块和图像记录模块，PCI总线接收图像采集模块的输出端输出的存储单元中的数据，将图像采集模块存储单元中的数据传输到图像记录模块中。