德國Basler公司的A504系列高速攝像機利用現有的高速磁盤陣列技術,提供高速高分數字攝像機的海量數據的存儲方案,使1280X1024的圖像在每秒500幀的高分辨率、高速度情況下實時存儲達到17.8分鐘。
眾所周知,高速數字攝像機技術的瓶頸在于數據的傳輸速率限制和海量數據對存儲空間的消耗。普通數字攝像機的存儲要采用較高壓縮率的編碼方案。如M-JPEG和MPEG等,以降低總的數據量以繞開這兩個限制。在以前的高速數字攝像技術中,采用大量的存儲芯片、專用傳輸通道設計等方式實現過2000到10000fps小分辨率的數字方案。如著名的KODAK公司的SR系列運動分析儀。但技術所限,數據量保持在40-60MByte/s的水平。為了獲得較高的速度需要相應地降低分辨率。例如SR-Ultra 在每秒10000幀時分辨率僅為128*34。同時內存存儲方式在加大成本的同時僅能錄制幾秒的過程。
當今,計算機技術中對數據傳輸的標準逐步提高,硬盤的讀寫速度也提高較多。結合新的SCSI、LVDS和Camera Link 技術可以在高速數字攝像機和硬盤存貯介質之間實現1Gbytes/s的數據穩定流動。從而達到高分、高速、長時間三大目標同時實現。
具體計算如下
單幀圖像數據量:
1280*1024*8bit =1280KByte
每秒500幀(A504k標準幀率)
500*1280KB = 625MB/秒
這樣當A504k的所有數據被分為5組時,每組陣列數據量:
625/5 = 125MB/s(SCSI Ultra 160的標稱速度為160MB/s)
每個硬盤的數據量(4個一組)
125/4 = 41MB/s
36G硬盤構成的陣列可存儲時間
80G/41MB = 2000秒(約) = 30分鐘(約)
技術的關鍵在于圖像數據從攝像機中如何以625MB/s的高速正確的輸入計算機并分配成5組。利用成熟的Camera Link 傳輸技術,本方案實現了穩定的LVDS數據傳輸。解決了數據的傳輸速率的限制。 同時,由以上的分析可以發現硬盤陣列是工作在其較穩定的速度區間中,海量存儲的瓶頸得以克服。存儲部分的配置可以選用較為常規的部件,采購成本得以降低。由于存儲介質是硬盤,長時間存儲的目的也輕易達成。
在許多應用中500幀/秒的速度并不夠用,可以采用減少采集行數的方式提高幀率。具體地,在2000幀/秒下圖像大小為1280*256;已經有4000幀/秒和8000幀/秒的應用實例。
A504kc采用Bayer編碼方式用每像素8bit的數據實現了彩色圖像,拓展了應用領域。