一種適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像采集裝置和圖像存儲裝置。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中FAT32文件存儲單元頻繁讀寫不同的SD卡扇區(qū)導致讀寫時間增長、效率降低的缺點，提供了一種適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，可以完成對VGA圖像的采集和快速存儲的功能，該系統(tǒng)不僅兼容標準的FAT32文件單元，還能夠大大的提高文件存儲效率。
【專利說明】一種適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本申請涉及圖像采集和圖像壓縮【技術領域】，具體地說，是涉及一種適合大量連續(xù) 圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] VGA (Video Graphics Array,視頻圖像陣列）是計算機圖像顯示和高分辨率視頻 監(jiān)控的常用視頻接口形式，目前廣泛應用于軍事、民用和安防等各個領域。而VGA視頻信號 的實時采集與快速存儲，則是離線分析圖像源信號質量的重要途徑和手段。目前，顯示器的 顯示分辨率不斷提高，使得圖像采集和存儲的運算量和時間消耗急劇增加，同時，這也增加 了系統(tǒng)的功耗和體積。
[0003] 另一方面，F(xiàn)AT (File Allocation Table,又稱文件分配表）文件單元是一種廣泛 適用于PC機上的文件單元。FAT32是至今仍然活躍的FAT文件單元的一個重要分支。FAT32 文件單元基于對磁盤的管理，以簇（Cluster)為存儲單元，對文件劃分為若干數據塊進行 存儲，每個數據塊占用一個簇。傳統(tǒng)的FAT32文件單元中，文件大小是不固定的。同一個文 件的內容允許進行追加、刪除和替換等操作，使得同一個文件的相鄰數據塊在磁盤的存儲 空間上是不連續(xù)的。FAT32文件單元通過FAT鏈表中的表項（Entry)，指出不同文件數據塊 占用的磁盤中數據存儲區(qū)的存儲地址。
[0004] 通用的FAT32文件單元采集數據均等，即查詢一次FAT表項，寫入一個數據塊，如 此循環(huán)，直到寫完所有數據。這種文件單元的數據存儲方式存在以下缺點：
[0005] 1、每次存儲一個數據塊之前，需要查詢FAT鏈表中的下一個可用簇的位置信息， 如果存儲數據量較大，查詢操作的時間開銷較大。
[0006] 2、由于FAT鏈表中相鄰的FAT表項對應的文件數據塊的存儲空間不連續(xù)，導致磁 盤需要多次尋址，多次寫入數據塊，當單個文件包含的數據塊較多時，尋址并寫磁盤數據塊 的時間開銷較大。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中FAT32文件存儲單元頻繁讀寫不同的SD卡扇區(qū)導致讀寫 時間增長、效率降低的缺點，提供了一種適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，可以完 成對VGA圖像的采集和快速存儲的功能，該系統(tǒng)不僅兼容標準的FAT32文件單元，還能夠大 大的提高文件存儲效率。
[0008] 為解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系 統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像采集裝置和圖像存儲裝置，其中，
[0009] 所述圖像采集裝置，包括：分辨率自適應模塊、圖像數據提取模塊和格式轉換模 塊，該圖像采集裝置分別與用于傳輸數字信號的視頻模數轉換器和所述圖像存儲裝置相耦 接，用于采集視頻圖像數據流，提取出視頻數據流中的有效像素，進行格式轉換后發(fā)送至所 述圖像存儲裝置，其中，
[0010] 所述分辨率自適應模塊，分別與將視頻模擬信號轉換為視頻數字信號的視頻模數 轉換器和所述圖像數據提取模塊相耦接，用于接收視頻模數轉換器發(fā)送的VGA數字信號， 檢測出該VGA數字信號中圖像的分辨率，發(fā)送至所述圖像數據提取模塊；
[0011] 所述圖像數據提取模塊，分別與所述分辨率自適應模塊和格式轉換模塊相耦接， 用于接收所述分辨率自適應模塊發(fā)送的檢測出圖像分辨率的VGA數字信號，提取有效像素 后，發(fā)送至所述格式轉換模塊；
[0012] 所述格式轉換模塊，分別與所述圖像數據提取模塊和所述圖像存儲裝置相耦接， 用于接收所述圖像數據提取模塊發(fā)送的提取出有效像素的圖像數據，將其中包含的RGB圖 像數據轉換為YCbCr圖像數據，發(fā)送至所述圖像存儲裝置，
[0013] 所述圖像存儲裝置，包括：數據存儲模塊、SD卡讀寫模塊和控制模塊，該圖像存儲 裝置，與所述圖像采集裝置中的格式轉換模塊相耦接，用于接收所述格式轉換模塊發(fā)送的 YCbCr圖像數據，緩存至所述數據存儲模塊，并讀寫至SD卡中，其中，
[0014] 所述控制模塊，分別與所述數據存儲模塊和SD卡讀寫模塊相耦接，用于控制圖像 數據傳輸流向、控制圖像數據讀寫以及通過其中設置的文件子單元對所述數據存儲模塊和 SD卡讀寫模塊進行讀寫控制，
[0015] 所述數據存儲模塊，包括=SDRAM控制器和SDRAM，該數據存儲模塊，分別與所述圖 像采集裝置中的格式轉換模塊、SD卡讀寫模塊和控制模塊相耦接，用于接收所述格式轉換 模塊發(fā)送的YCbCr圖像數據，緩存該YCbCr圖像數據，并發(fā)送至所述SD卡讀寫模塊，其中，
[0016] 所述SDRAM控制器，分別與所述格式轉換模塊、控制模塊和SDRAM相耦接，用于控 制將所述格式轉換模塊發(fā)送的YCbCr圖像數據緩存至所述SDRAM中；
[0017] 所述SDRAM，分別與所述SDRAM控制器和SD卡讀寫模塊相耦接，用于接收所述 SDRAM控制器的控制，緩存所述YCbCr圖像數據，發(fā)送至所述SD卡讀寫模塊，
[0018] 所述SD卡讀寫模塊，分別與所述SDRAM、控制模塊和SD卡相耦接，用于接受所述控 制模塊的控制，將所述SDRAM中緩存的YCbCr圖像數據存儲至所述SD卡中。
[0019] 優(yōu)選地，其中，所述格式轉換模塊中RGB圖像數據轉換為YCbCr圖像數據，進一步 為，將24位的RGB圖像數據轉換為24位的YCbCr圖像數據，滿足以下算法，

【權利要求】
1. 一種適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像采集裝置 和圖像存儲裝置，其中， 所述圖像采集裝置，包括：分辨率自適應模塊、圖像數據提取模塊和格式轉換模塊，該 圖像采集裝置分別與用于傳輸數字信號的視頻模數轉換器和所述圖像存儲裝置相耦接，用 于采集視頻圖像數據流，提取出視頻數據流中的有效像素，進行格式轉換后發(fā)送至所述圖 像存儲裝置，其中， 所述分辨率自適應模塊，分別與將視頻模擬信號轉換為視頻數字信號的視頻模數轉換 器和所述圖像數據提取模塊相耦接，用于接收視頻模數轉換器發(fā)送的VGA數字信號，檢測 出該VGA數字信號中圖像的分辨率，發(fā)送至所述圖像數據提取模塊； 所述圖像數據提取模塊，分別與所述分辨率自適應模塊和格式轉換模塊相耦接，用于 接收所述分辨率自適應模塊發(fā)送的檢測出圖像分辨率的VGA數字信號，提取有效像素后， 發(fā)送至所述格式轉換模塊； 所述格式轉換模塊，分別與所述圖像數據提取模塊和所述圖像存儲裝置相耦接，用于 接收所述圖像數據提取模塊發(fā)送的提取出有效像素的圖像數據，將其中包含的RGB圖像數 據轉換為YCbCr圖像數據，發(fā)送至所述圖像存儲裝置， 所述圖像存儲裝置，包括：數據存儲模塊、SD卡讀寫模塊和控制模塊，該圖像存儲裝 置，與所述圖像采集裝置中的格式轉換模塊相耦接，用于接收所述格式轉換模塊發(fā)送的 YCbCr圖像數據，緩存至所述數據存儲模塊，并讀寫至SD卡中，其中， 所述控制模塊，分別與所述數據存儲模塊和SD卡讀寫模塊相耦接，用于控制圖像數據 傳輸流向、控制圖像數據讀寫以及通過其中設置的文件子單元對所述數據存儲模塊和SD 卡讀寫模塊進行讀寫控制， 所述數據存儲模塊，包括=SDRAM控制器和SDRAM，該數據存儲模塊，分別與所述圖像采 集裝置中的格式轉換模塊、SD卡讀寫模塊和控制模塊相耦接，用于接收所述格式轉換模塊 發(fā)送的YCbCr圖像數據，緩存該YCbCr圖像數據，并發(fā)送至所述SD卡讀寫模塊，其中， 所述SDRAM控制器，分別與所述格式轉換模塊、控制模塊和SDRAM相耦接，用于控制將 所述格式轉換模塊發(fā)送的YCbCr圖像數據緩存至所述SDRAM中； 所述SDRAM，分別與所述SDRAM控制器和SD卡讀寫模塊相耦接，用于接收所述SDRAM控 制器的控制，緩存所述YCbCr圖像數據，發(fā)送至所述SD卡讀寫模塊， 所述SD卡讀寫模塊，分別與所述SDRAM、控制模塊和SD卡相耦接，用于接受所述控制模 塊的控制，將所述SDRAM中緩存的YCbCr圖像數據存儲至所述SD卡中。
2. 根據權利要求1所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述格式轉換模塊中RGB圖像數據轉換為YCbCr圖像數據，進一步為，將24位的RGB圖像數 據轉換為24位的YCbCr圖像數據，滿足以下算法，
3. 根據權利要求1所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述控制模塊中設有Nios II CPU，與所述SD卡讀寫模塊相耦接，用于運行其中設置的文件單 元對所述SD卡讀寫模塊進行控制，從所述SDRAM中讀取圖像數據發(fā)送至所述SD卡。
4. 根據權利要求3所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述SD卡讀寫模塊中設有SPI控制器，分別與所述Nios II CPU和SD卡相耦接，用于接受所 述Nios II CPU的控制，讀取SDRAM中緩存的圖像數據發(fā)送至所述SD卡中。
5. 根據權利要求3所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述Nios II CPU中設置的文件單元，進一步為，所述文件單元中的FAT鏈表中無未分配的孤 立的FAT表項，其中的表項是從小到大連續(xù)排列的，不需要通過查詢FAT鏈表查詢下一個可 用簇的簇號。
6. 根據權利要求5所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述Nios II CPU中設置的文件單元，進一步為，所述文件單元中FAT鏈表用連續(xù)塊寫入指令 對所述SD卡進行連續(xù)的數據塊操作，不因刪除或移動操作造成FAT表項不連續(xù)。
7. 根據權利要求1所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述圖像數據提取模塊，進一步包括：有效像素提取單元和I 2C控制器，其中， 所述有效像素提取單元，分別與所述分辨率自適應模塊和格式轉換模塊相耦接，用于 根據分辨率自適應模塊得到的分辨率數據，對其中的HS計數器和VS計數器進行設置起始 和結束參數，去除脈沖前沿和脈沖后沿，得到有效像素數據，發(fā)送至所述格式轉換模塊； 所述I2C控制器，分別與所述分辨率自適應模塊和視頻模數轉換器相耦接，用于根據所 述分辨率自適應模塊得到的分辨率數據，通過I2C協(xié)議對所述視頻模數轉換器進行配置。
8. 根據權利要求3所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述YCbCr圖像數據為YCbCr4:4:4無下采樣數據。
9. 根據權利要求1所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述圖像采集裝置與所述圖像存儲裝置通過Avalon總線相耦接。
10. 根據權利要求1所述的適合大量連續(xù)圖像采集和快速存儲的系統(tǒng)，其特征在于，所 述SDRAM緩存所述YCbCr圖像數據，進一步為， 所述YCrCb圖像數據按行形式，通過一個組選擇器，輸入兩組24位8行的乒乓緩存，乒 乓緩存輸出寬度為24X8位像素數據，每一周期輸出8個字節(jié)像素數據，由8X8塊組選擇 器發(fā)送至8X8切換單元； 所述切換單元中設有一 24X64位的存儲器，存放8X8切塊的圖像數據，按照從左到 右、從上到下的順序以及每周期傳輸24位像素數據的形式，輸出所述圖像數據到色彩交織 單元， 所述色彩交織單元接收經切塊處理后的24位像素的圖像數據，分別將其中的Y，Cb，Cr 分量存儲到3個8X8位分量行緩存組成的塊緩存中，按照4:4:4的無下采樣形式輸出，色 彩交織單元中的色彩交織輸出選擇器輸出32位的經過色彩交織后的圖像數據，發(fā)送至所 述數據存儲模塊中的MCU行緩存，以幀的形式存儲到所述SDRAM中。
【文檔編號】H04N5/232GK104394371SQ201410715022
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】高昆, 蔡俊波, 盧巖, 許廷發(fā), 朱振宇, 韓璐, 劉瑩 申請人:北京理工大學