视频记录仪

多功能四路GigE Vision同步记录设备的设计
上海凯视力成信息科技
1．概述
本设备为一款嵌入式GigE Vsion接口相机的四路同步记录、实时预览、同步回放、网络传输、图像预处
置、图像处置等多功能设备。

其设计之目的，在于知足下面的应用：
应用方案一：如以下图所示，支持四路GigE Vision相机图像的同步记录、实时预览、同步回放、网络
传输。

记录的数据格式能够是原始数据或紧缩数据，紧缩算法标准支持H.264、MJPEG、JPEG等，并为每路摄
像机提供同步触发信号，和同意外部传感器触发信号，支持面阵和线阵摄像机。

每路均有一枚性能壮大的支
持浮点定点运算的高清多媒体数字视频处置器（DSP），可供用户植入特定的图像预处置算法，乃至特定应用
的机械视觉算法。

图像紧缩并非占用DSP资源。

应用方案二：如以下图所示，网络应用，基于Gige Vision Recorder组成一个工作站，每一个工作站完
成四路GigE Vision相机的同步预录、记录、实时预览、同步回放、图像预处置、图像分析处置等功能，然
后通过GigE网络将图像数据传至中央处置运算机系统。

每一个工作站工作状态受控于中央处置运算机。

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本设备的意义在于：
（1）GigE Vision相机是基于GigE网络，因此，若是多个相机应历时，这些相机遇共享一个1G带宽，因此降低了运算机取得图像的帧率或分辨率，为了解决那个问题，从而又显现了多网口的GigE Vision 帧捕捉卡（而本来GigE Vision的一个优势确实是取消帧捕捉卡）。

本设备多路图像的同步预录、记录及预处置功能，完全取代GigE Vision捕捉卡的功能，并使得机械视觉处置运算机在图像捕捉和预处置方面的负担近一步降低且与路数无关，同时保证了处置的实时性。

（2）机械视觉处置运算机若是要实现高清图像的实时同步记录并非是件很容易的情形，除增加研发的周期和精力外，还会使得处置运算机CPU的负担更进一步加重。

GigE Vison的同步预录、记录解决了这一问题，使得处置运算机在这方面不需要消耗任何CPU。

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（3）GigE Vison具有常规帧捕捉器的数字I/O接口，能够为多路摄像机提供同步操纵信号，和接收触发传感器的信号，支持面阵和线帧GigE Vision摄像机。

（4）单机利历时，充当了GigE网络的实时互换机作用。

用户能够更方便地搭建系统，从而使研发人员更专注于机械视觉应用本身的开发。

（5）机械视觉运算机无内置板卡，降低系统的发烧，提高应用系统可移动性。

（6）GigE Vision记录仪的壮大网络功能，能够加倍方便实现联网、网络广播、数据共享。

2．技术指标上海凯视力成信息科技
1)支持4路GigE Vision接口相机，支持面阵和线阵相机
2)每路相机均具有下面的GPIO信号，用户相机的同步触发操纵，曝光操纵、编码器输入等，和作为事件触
发记录。

a)3个TTL可配置辅助输入I/O
b)2个LVDS辅助输入
c)1个LVDS辅助输出
d)2个光电隔离输入
e)支持1个正交旋转编码器
f)若是要很复杂精准的同步，我感觉还应该加个串口，用于外界一个复杂的更为精准的同步、专用的
同步设备，包括日期时刻的同步、图像帧一级同步等。

让多台记录仪工作同步工作
3)外部接口：
a)2个GigE网口，用于网络通信，传输RAW DATA或紧缩视频流、操纵信号、下载预录或预录的图像
等。

b)1个USB2.0接口，用于记录图像的COPY等
c)1个RS232接口，用于设备操纵
d)5个DVI接口，其中4个DVI接口单独对应于4路GigE Vision相机的实时预览图像和记录图像的
同步回放显示，1个DVI接口可分割等多种方式显示4路GigE Vision相机画面实时画面或4路同步回放的画面。

4)设备操纵可通过：
a)操作面板
b)RS232接口
c)网络
5)每路GigE Vision相机对应2个独立的SATA 3.0Gbps接口，因此每路可接2个硬盘，容量可选。

6)实时预览功能
a)1路主监视器DVI输出，在该监视端口能够看到4路图像的分割或每路的满屏等多种方式显示的图
像，图像能够是实时画面，也能够是记录的图像同步回放。

b)4路辅助监视器DVI输出，每路对应于每一个GigE Vision相机，用于显示该相机实时图像或同步
回放的记录图像
7)预录和记录、快照功能
a)支持4路GigE Vision相机的同步预录、记录和快照，支持RAW DATA的记录，也能够紧缩跋文录存
储，紧缩标准：H.264。

b)标准的文件格式：BMP、TIFF、multi-TIFF、JPEG、FITS、AVI、MOV等标准格式，能够用标准的播
放器播放，如Windows MediaPlayer
c)回放操纵：记录、回放、快进、快退、单步、暂停。

d)回放显示时叠加：帧率、帧数、分辨率、开始记录的时刻、当前的时刻和帧好，ms精度，也能够选
显示用户设定的文本、Bitmap图片。

e)记录方式有4中：
方式一：手动记录，开始记录和停止记录，人为操纵：
方式二：按时记录：手动开始记录，等到了设定的时刻自动停止记录，也能够选择重复那个记录时
刻，直到按停止键
、
方式三：事件触发记录：这种模式下，系统老是先缓冲一段时刻的图像在RAM中，当事件发生的时候，能记录事件发生前后的图像。

触发事件能够来自GPIO、或画面的转变、异样等
方式四：门控触发记录：这种模式下，触发信号变高启动记录，变低停止记录。

8)网络传输功能
a)网络传输相机的实时图像：支持RAW DATA或紧缩数据的网络传输
b)下载预录和记录的图像。

c)网络阅读实时图像和记录的图像。

d)远程操纵：记录仪的工作状态操纵、相机操纵等。

9)图像预处置功能
a)彩色平稳、直方图等实时图像处置
b)Bayer转换
c)色彩重映射LUT
d)色彩空间转换
e)图像重构
3．实现方案
硬件：
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采纳模块化设计的方式：设备有2种模块实现：一种是主控模块，一种是通道处置模块。

它们利用PCIe 总线进行通信。

通道处置模块每路有一块，4路GigE Vision相机，所有有4个通道处置模块。

系统框图如下：
主控模块：
主控模块的核心器件采纳Ti公司的TMS320DM8167高清视频处置器。

该处置器为多核处置器，内置ARM Cortex A8主控CPU、C674x VLIM DSP、3个高清视频图像协处置器、高清视频处置子系统、和丰硕的外设。

1)通过PCIe总线与各通道处置模块通信。

2)双GigE网络接口，支持1G、100M、10M自适应
3)RS232接口，设备操纵
4)USB2.0接口，数据备份5)主监视DVI端口
通道处置模块：
通道处置模块的核心器件采纳Ti公司的TMS320DM8147高清视频处置器。

该处置器为多核处置器，内置ARM Cortex A8主控CPU、C674x VLIM DSP、1个高清视频图像协处置器、高清视频处置子系统、和丰硕的外设。

1)GigE Vision接口
2)GPIO接口及同步时序发生器
3)图像捕捉
4)图像预处置
5)图像记录上海凯视力成信息科技
软件：
Linux操作系统。