德国Basler公司的A504系列高速摄像机利用现有的高速磁盘阵列技术,提供高速高分数字摄像机的海量数据的存储方案,使1280X1024的图像在每秒500帧的高分辨率、高速度情况下实时存储达到17.8分钟。
众所周知,高速数字摄像机技术的瓶颈在于数据的传输速率限制和海量数据对存储空间的消耗。普通数字摄像机的存储要采用较高压缩率的编码方案。如M-JPEG和MPEG等,以降低总的数据量以绕开这两个限制。在以前的高速数字摄像技术中,采用大量的存储芯片、专用传输通道设计等方式实现过2000到10000fps小分辨率的数字方案。如著名的KODAK公司的SR系列运动分析仪。但技术所限,数据量保持在40-60MByte/s的水平。为了获得较高的速度需要相应地降低分辨率。例如SR-Ultra 在每秒10000帧时分辨率仅为128*34。同时内存存储方式在加大成本的同时仅能录制几秒的过程。
当今,计算机技术中对数据传输的标准逐步提高,硬盘的读写速度也提高较多。结合新的SCSI、LVDS和Camera Link 技术可以在高速数字摄像机和硬盘存贮介质之间实现1Gbytes/s的数据稳定流动。从而达到高分、高速、长时间三大目标同时实现。

具体计算如下
单帧图像数据量:
1280*1024*8bit =1280KByte
每秒500帧(A504k标准帧率)
500*1280KB = 625MB/秒
这样当A504k的所有数据被分为5组时,每组阵列数据量:
625/5 = 125MB/s(SCSI Ultra 160的标称速度为160MB/s)
每个硬盘的数据量(4个一组)
125/4 = 41MB/s
36G硬盘构成的阵列可存储时间
80G/41MB = 2000秒(约) = 30分钟(约)
技术的关键在于图像数据从摄像机中如何以625MB/s的高速正确的输入计算机并分配成5组。利用成熟的Camera Link 传输技术,本方案实现了稳定的LVDS数据传输。解决了数据的传输速率的限制。 同时,由以上的分析可以发现硬盘阵列是工作在其较稳定的速度区间中,海量存储的瓶颈得以克服。存储部分的配置可以选用较为常规的部件,采购成本得以降低。由于存储介质是硬盘,长时间存储的目的也轻易达成。
在许多应用中500帧/秒的速度并不够用,可以采用减少采集行数的方式提高帧率。具体地,在2000帧/秒下图像大小为1280*256;已经有4000帧/秒和8000帧/秒的应用实例。
A504kc采用Bayer编码方式用每像素8bit的数据实现了彩色图像,拓展了应用领域。
