[发明专利]用于实时图像处理的图形处理装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及图形及视频信号的数字处理，且更明确地说涉及一种能够实现实时图形处理的系统和方法。

背景技术

现代图形处理单元(GPU)中包含数百个运算单元，可以提供高速的运算以实现大量且密集的计算。有效利用GPU的视频处理的关键是高效的数据并行算法，其实现依赖于可扩展的数百个处理单元的设计和实施。由于GPU强大的处理和计算能力，以及其并行计算的特性，许多图像和视频处理应用是非常适合于GPU的。在某些场合，GPU的使用可以甚至提供优于CPU的速度，并对最终的图像质量没有任何影响。

随着互联网设备和数字视频内容的爆炸性增长，对视频处理技术的要求也日益增大，其中大致包括数字视频的压缩、增强、分析，以及合成。视频处理是计算密集型的，而且往往要求具有实时性。例如，安全监控和保卫系统需要实时分析来自多个监控摄像机的实时视频，以自动检测和对异常事件发出报警。除此，视频处理系统的功能和速度的持续增长也可能会带来进一步新的应用。

由于视频算法呈现出很强的局部计算特性，因此视频处理非常适合于采用并行处理。例如，时间上看，一段视频中出现在第10帧的视频序列内容与出现在第1000帧的内容并与紧密的关联。空间上看：左侧单帧的对象内容与右边的像素值也无必然的关联性。这种局部性导致可以将视频划分成较小的、关联性较弱的多个单独的视频处理任务进行并行处理。此外，这些单独的任务可以共享数据，以节省内存带宽。

然而，已发现在当前设计的图形卡中，大多数图形卡只有显示端口输出，而没有任何能够实现实时视频捕获的视频输入功能。此外，在进行视频编码时，例如通过外部摄像头采集视频数据后，这些数据通常先由CPU获取并存储到系统存储器中，然后GPU在通过CPU获得这些视频数据，存储到图形设备中的相应存储器中以进行下一步的处理。图1显示出现有的图形卡系统100的架构。在系统100中，视频摄像头102采集外部的视频数据，通过中央处理单元101传送并保存到系统缓冲器103中。当需要对这些数据进行处理时，图形处理单元105通过接口104将从系统缓冲器103中读取这些视频数据，存储到专用于存储图形的数据的帧缓冲器106中，进行后续的处理。这种方式可能会消耗大量的数据传输时间，并使得图像的处理速度受限于传输接口的速度，这种设计远远不能达到很多需要实时且快速地处理视频数据的场合的要求。

因此，需要一种能够对采集的视频数据需要实时处理的图形处理系统，已实现快速的视频处理。

发明内容

利用本发明的具有视频输入端口的图形处理装置，使得图像信息可以在获取后直接传输到图形处理装置中的存储器，并进而直接由图形处理单元进行处理，而不需要在CPU和GPU之间的数据传输。根据本发明的图形处理装置和方法，使得图形处理，特别是实时的图形处理过程速度大大提高。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于实时图像处理的图形处理装置，所述装置包括：接口，连接到外部用于接收外部数据；数据转换装置，连接到所述接口，将从所述接口接收到的外部数据进行转换；以及图形处理单元，连接到所述数据转换装置对转换后的所述外部数据进行处理。

优选地，所述装置进一步包括供电装置，用于为所述图形处理单元和所述数据转换装置供电。

优选地，所述数据转换装置用于将串行视频数据转换为并行视频数据。

优选地，所述外部数据是来自外部摄像头采集的视频数据。

优选地，所述接口选自RS 232、USB、IEEE 1394、红外线接口中的至少一种。

优选地，所述接口为支持联网协议的有线或无线网络接口。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于图形处理装置的实时图像处理的方法，所述装置包括连接到外部用于接收外部数据的接口；连接到所述接口的数据转换装置，将从所述接口接收到的外部数据进行转换，以及图形处理单元，连接到所述数据转换装置对转换后的所述外部数据进行处理，所述方法包括如下步骤：启动并配置所述图形处理单元；所述图形处理单元监测有无采集外部数据的请求；当有采集外部数据的请求时，所述图形处理单元配置所述接口和所述数据转换单元；采集来自外部的数据，通过所述接口和数据转换单元转换并传送给所述图形处理单元进行处理。

优选地，所述图形处理单元可响应中断处理。

优选地，由图形处理单元配置所述接口和所述数据转换单元可同时或顺序进行。

优选地，数据转换单元可同时具有所述接口的功能和数据转换功能。