[發明專利]一種用于高速視頻數據的自適應采集與存儲方法

在審

• 申請號: 202210215620.1
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114845075A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 洪中華;孫世豪;楊沛鑫;鐘琳萱;潘海燕;周汝雁;馬振玲;張云;韓彥嶺;王靜;楊樹瑚;徐利軍
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: H04N5/781
• 分類號: H04N5/781;H04N21/231;H04N21/234;H04N21/433;H04N21/44
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 姜曉艷

本發明公開了一種用于高速視頻數據的自適應采集與存儲方法，包括針對高速視頻數據采集的實際應用要求，在采集時間、采集數據流固定的情況下，采集幀率與采集圖像的開窗大小的自適應模型，根據采集設備的采集幀頻，計算采集圖像的開窗大小，執行采集操作；在總緩沖區域小于50％的處理器內存容量的前提下，以采集圖像的開窗大小作為單個內存緩沖區的容量，計算內存緩沖區的個數，然后采用循環讀寫的方式依次逐一向各個內存緩沖區讀寫高速視頻數據；建立硬盤的傳輸速度與存儲方式的自適應模型，根據開窗大小，計算存儲設備的存儲速度，再判斷所述存儲速度是否大于存儲設備的緩存區對應的存儲速度，若是，則先將高速視頻數據存儲至硬盤緩存區，再存儲之硬盤介質里；否則，直接將高速視頻數據存儲至硬盤介質里。

技術領域

本發明涉及視頻存儲的技術領域，尤其涉及一種用于高速視頻數據的自適應采集與存儲方法。

背景技術

高速視頻測量系統能夠在秒級時獲得數百幀或千幀序列高分辨率影像，在工業測量領域有著廣泛的應用。使用高分辨率、高幀頻的高速相機進行實驗時候必然會產生海量的數據。數據的采集存儲效率與高分辨率、高幀頻的數據傳輸存儲速度不匹配會影響高速采集存儲的效率，造成采集到的數據不完整或者丟幀。大容量的緩存雖然可以在硬盤進行讀寫工作狀態下，讓更多的數據存儲在緩存中，以提高硬盤的訪問速度，但并不意味著緩存越大就越出眾。緩存的應用存在一個算法的問題，即便緩存容量很大，而沒有一個高效率的算法，那將導致應用中緩存數據的命中率偏低，無法有效發揮出大容量緩存的優勢。

提升高速視頻測量領域中海量數據實時采集存儲效率是業內亟需解決的問題。在提高高速視頻采集存儲效率問題上，許多學者針對這個問題提出了許多解決方案。這些方案可以總結為：(1)基于FPAGA以NAND FLASH為存儲介質；(2)基于計算機內核實現采集存儲隊列優化和數據并行傳輸；(3)提升采集緩沖池空間提升采集速率；(4)結合PowerPC與FPGA基于SATA的固態硬盤提高存儲效率等。

然而以NAND FLASH存儲介質的存儲方案設計復雜而且不易實現，很難應用于實際的工程實驗中，基于內核的實現采集存儲隊列優化確實可以提高采集和存儲速率，但兩者不匹配會影響高速采集存儲的效率，造成采集到的數據不完整或者丟幀，難以實現海量數據的實時無損存儲。

發明內容

本發明提供了一種用于高速視頻數據的自適應采集與存儲方法，通過數據擬合方式獲取采集設備的采集幀頻和采集圖像的開窗大小、存儲設備的存儲速度和采集圖像的開窗大小之間的函數關系式，在采集時間和數據量一定的情況下，根據采集幀頻，計算開窗大小，實現自適應采集，再依據開窗大小，計算存儲速度，避免由于采集幀頻和存儲速度之間的不匹配造成采集到的數據不完整或者丟幀的情況，同時根據存儲速度，判定是否需要先暫存至存儲設備的緩存區，提供存儲設備的緩存區利用率，實現自適應存儲，另外，利用處理器內存與采集緩存區的關系，設計更有益于采集效率的采集緩存區大小，增加采集的效率。

本發明可通過以下技術方案實現：

一種用于高速視頻數據的自適應采集與存儲方法，包括以下步驟：

步驟一、高速視頻數據的采集

針對高速視頻數據采集的實際應用要求，在采集時間、采集數據流一定的情況下，根據采集設備的采集幀頻，計算采集圖像的開窗大小，執行采集操作；

步驟二、高速視頻數據的傳輸

在總緩沖區域小于50％的處理器內存容量的前提下，以采集圖像的開窗大小作為單個內存緩沖區的容量，計算內存緩沖區的個數，然后采用循環讀寫的方式依次逐一向各個內存緩沖區讀寫高速視頻數據；

步驟三、高速視頻數據的存儲

根據開窗大小，計算存儲設備的存儲速度，再判斷所述存儲速度是否大于存儲設備的緩存區對應的存儲速度，若是，則先將高速視頻數據存儲至硬盤緩存區，再存儲之硬盤介質里；否則，直接將高速視頻數據存儲至硬盤介質里。