視頻并行處理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

　　上述的處理過(guò)程只是一個(gè)基本視頻數(shù)據(jù)并行處理方法，它的一個(gè)關(guān)鍵在于整個(gè)圖像處理步驟時(shí)間的合理安排，要求每個(gè)操作步驟的劃分合理。如果前級(jí)操作時(shí)間恰好等于后級(jí)的操作時(shí)間，則最為簡(jiǎn)單，前級(jí)的輸出直接匯入后級(jí)的輸入即可;如果前級(jí)操作時(shí)間大于后級(jí)的操作時(shí)間，則需要對(duì)前級(jí)的輸出數(shù)據(jù)適當(dāng)緩存才能匯入到后級(jí)輸入端;如果前級(jí)操作時(shí)間恰好小于后級(jí)的操作時(shí)間，則必須通過(guò)復(fù)制邏輯，將數(shù)據(jù)流分流，或者在前級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)采用存儲(chǔ)、后處理方式，否則會(huì)造成后級(jí)數(shù)據(jù)溢出。

4 同步機(jī)制與異常處理

　　為了解決數(shù)據(jù)溢出問(wèn)題，本文在對(duì)圖像處理步驟進(jìn)行劃分時(shí)，盡量使得每個(gè)步驟的處理時(shí)間都相同，這樣可以很大程度上緩解前后級(jí)之間處理時(shí)間不一致造成的矛盾;同時(shí)引入同步機(jī)制^[6]，在多個(gè)視頻處理系統(tǒng)之間建立一個(gè)同步信息傳遞機(jī)制，每個(gè)視頻數(shù)據(jù)包被處理后往同步處理模塊發(fā)送一個(gè)值，當(dāng)在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)所有的處理步驟往同步處理模塊發(fā)送了處理完畢的值后，由同步處理模塊發(fā)送視頻數(shù)據(jù)流統(tǒng)一下傳的命令。

　　圖4為同步模塊處理流程，每次進(jìn)入一個(gè)新的視頻圖像處理流程后，同步模塊開(kāi)始計(jì)數(shù);在同步模塊計(jì)數(shù)器件，圖像處理的每個(gè)步驟處理完畢后，視頻處理系統(tǒng)均會(huì)發(fā)出處理完畢命令;同步模塊接收該命令，并對(duì)此進(jìn)行判斷在該圖像處理周期中所有的處理步驟是否處理完畢;如果處理完畢則發(fā)出下個(gè)處理步驟的同步信號(hào);若沒(méi)有處理完畢則通過(guò)計(jì)數(shù)器判斷該次處理周期時(shí)間是否達(dá)到T，如果達(dá)到時(shí)間T則強(qiáng)制完成該處理周期，發(fā)出下一個(gè)處理步驟的同步信號(hào)，如果沒(méi)有達(dá)到時(shí)間T則轉(zhuǎn)入判斷所有步驟是否處理完畢的流程中。

　　當(dāng)強(qiáng)制同步信號(hào)到來(lái)時(shí)，由于某種特殊情況，視頻處理系統(tǒng)對(duì)于本系統(tǒng)的圖像處理步驟無(wú)法完成，如圖5所示，在T3周期，視頻處理系統(tǒng)3處理出錯(cuò)。此時(shí)，為了不影響整個(gè)處理流程的時(shí)間，將數(shù)據(jù)包繼續(xù)往下一級(jí)發(fā)送，并且執(zhí)行相同的處理步驟。在T3時(shí)間周期，本來(lái)由視頻處理系統(tǒng)3完成的處理步驟C，出錯(cuò)后，在T4時(shí)間周期，由視頻處理系統(tǒng)4完成。上述提到圖像處理步驟A、B、C、D可以根據(jù)不同的應(yīng)用來(lái)定義，處理步驟的粒度可大可小。對(duì)于一些比較大粒度的功能分工，如3D處理和GIS等，也可以采用上述提到的并行處理方法完成。如圖3所示，可以用步驟A表示3D處理，步驟B表示GIS處理，由兩個(gè)視頻處理系統(tǒng)分別完成，同時(shí)在視頻輸出進(jìn)行疊加顯示;并采用方法中提到的同步機(jī)制使得兩個(gè)系統(tǒng)處理后的圖像能同時(shí)顯示。

5 結(jié)果與分析

　　本文根據(jù)目前一些海量數(shù)據(jù)并行處理的應(yīng)用限制，提出了通過(guò)非透明橋連接的多CPU并行出現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)，并提出了一種并行處理的方法。該并行處理方法在筆者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)平臺(tái)中得到了實(shí)際應(yīng)用和驗(yàn)證，運(yùn)行效果良好，突破了單個(gè)高性能CPU計(jì)算能力，大大提高了海量視頻信號(hào)的處理能力;而且該處理方法不會(huì)單純地依靠硬件技術(shù)如CPU處理速度等的發(fā)展，可以通過(guò)合理調(diào)節(jié)視頻處理步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)快速視頻處理的功能，具有很高的產(chǎn)品推廣價(jià)值。

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