視頻并行處理系統(tǒng)分析與設計

　　上述的處理過程只是一個基本視頻數(shù)據(jù)并行處理方法，它的一個關鍵在于整個圖像處理步驟時間的合理安排，要求每個操作步驟的劃分合理。如果前級操作時間恰好等于后級的操作時間，則最為簡單，前級的輸出直接匯入后級的輸入即可;如果前級操作時間大于后級的操作時間，則需要對前級的輸出數(shù)據(jù)適當緩存才能匯入到后級輸入端;如果前級操作時間恰好小于后級的操作時間，則必須通過復制邏輯，將數(shù)據(jù)流分流，或者在前級對數(shù)據(jù)采用存儲、后處理方式，否則會造成后級數(shù)據(jù)溢出。

4 同步機制與異常處理

　　為了解決數(shù)據(jù)溢出問題，本文在對圖像處理步驟進行劃分時，盡量使得每個步驟的處理時間都相同，這樣可以很大程度上緩解前后級之間處理時間不一致造成的矛盾;同時引入同步機制^[6]，在多個視頻處理系統(tǒng)之間建立一個同步信息傳遞機制，每個視頻數(shù)據(jù)包被處理后往同步處理模塊發(fā)送一個值，當在一個時間周期內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，每次進入一個新的視頻圖像處理流程后，同步模塊開始計數(shù);在同步模塊計數(shù)器件，圖像處理的每個步驟處理完畢后，視頻處理系統(tǒng)均會發(fā)出處理完畢命令;同步模塊接收該命令，并對此進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)出下個處理步驟的同步信號;若沒有處理完畢則通過計數(shù)器判斷該次處理周期時間是否達到T，如果達到時間T則強制完成該處理周期，發(fā)出下一個處理步驟的同步信號，如果沒有達到時間T則轉入判斷所有步驟是否處理完畢的流程中。

　　當強制同步信號到來時，由于某種特殊情況，視頻處理系統(tǒng)對于本系統(tǒng)的圖像處理步驟無法完成，如圖5所示，在T3周期，視頻處理系統(tǒng)3處理出錯。此時，為了不影響整個處理流程的時間，將數(shù)據(jù)包繼續(xù)往下一級發(fā)送，并且執(zhí)行相同的處理步驟。在T3時間周期，本來由視頻處理系統(tǒng)3完成的處理步驟C，出錯后，在T4時間周期，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)不同的應用來定義，處理步驟的粒度可大可小。對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，由兩個視頻處理系統(tǒng)分別完成，同時在視頻輸出進行疊加顯示;并采用方法中提到的同步機制使得兩個系統(tǒng)處理后的圖像能同時顯示。

5 結果與分析

　　本文根據(jù)目前一些海量數(shù)據(jù)并行處理的應用限制，提出了通過非透明橋連接的多CPU并行出現(xiàn)系統(tǒng)架構，并提出了一種并行處理的方法。該并行處理方法在筆者設計的系統(tǒng)平臺中得到了實際應用和驗證，運行效果良好，突破了單個高性能CPU計算能力，大大提高了海量視頻信號的處理能力;而且該處理方法不會單純地依靠硬件技術如CPU處理速度等的發(fā)展，可以通過合理調節(jié)視頻處理步驟來實現(xiàn)快速視頻處理的功能，具有很高的產品推廣價值。

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