視頻并行處理系統分析與設計

　　上述的處理過(guò)程只是一個(gè)基本視頻數據并行處理方法，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。如果前級操作時(shí)間恰好等于后級的操作時(shí)間，則最為簡(jiǎn)單，前級的輸出直接匯入后級的輸入即可;如果前級操作時(shí)間大于后級的操作時(shí)間，則需要對前級的輸出數據適當緩存才能匯入到后級輸入端;如果前級操作時(shí)間恰好小于后級的操作時(shí)間，則必須通過(guò)復制邏輯，將數據流分流，或者在前級對數據采用存儲、后處理方式，否則會(huì )造成后級數據溢出。

4 同步機制與異常處理

　　為了解決數據溢出問(wèn)題，本文在對圖像處理步驟進(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之間處理時(shí)間不一致造成的矛盾;同時(shí)引入同步機制^[6]，在多個(gè)視頻處理系統之間建立一個(gè)同步信息傳遞機制，每個(gè)視頻數據包被處理后往同步處理模塊發(fā)送一個(gè)值，當在一個(gè)時(shí)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)送視頻數據流統一下傳的命令。

　　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)始計數;在同步模塊計數器件，圖像處理的每個(gè)步驟處理完畢后，視頻處理系統均會(huì )發(fā)出處理完畢命令;同步模塊接收該命令，并對此進(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;若沒(méi)有處理完畢則通過(guò)計數器判斷該次處理周期時(shí)間是否達到T，如果達到時(shí)間T則強制完成該處理周期，發(fā)出下一個(gè)處理步驟的同步信號，如果沒(méi)有達到時(shí)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(lái)時(shí)，由于某種特殊情況，視頻處理系統對于本系統的圖像處理步驟無(wú)法完成，如圖5所示，在T3周期，視頻處理系統3處理出錯。此時(shí)，為了不影響整個(gè)處理流程的時(shí)間，將數據包繼續往下一級發(fā)送，并且執行相同的處理步驟。在T3時(shí)間周期，本來(lái)由視頻處理系統3完成的處理步驟C，出錯后，在T4時(shí)間周期，由視頻處理系統4完成。上述提到圖像處理步驟A、B、C、D可以根據不同的應用來(lái)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(gè)視頻處理系統分別完成，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制使得兩個(gè)系統處理后的圖像能同時(shí)顯示。

5 結果與分析

　　本文根據目前一些海量數據并行處理的應用限制，提出了通過(guò)非透明橋連接的多CPU并行出現系統架構，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平臺中得到了實(shí)際應用和驗證，運行效果良好，突破了單個(gè)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(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)合理調節視頻處理步驟來(lái)實(shí)現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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