工控自动化技术文摘：基于PC高速相机长时间存储系统

长时间高速图像采集存储系统简介

一、系统功能简述：
　长时间高速图像数据采集存储系统可实现单台或多台高速摄像机的视频同步采集，并将由摄像机采集到的高速视频数据实时存储到PC上的存储设备。用户可以对记录下的视频数据进行编辑，回放，导入导出，转换成 AVI，MPEG等格式的视频文件或 JPEG，TIFF，BMP等格式的序列图像文件。
　　区别于一般的消费类压缩流媒体储存软件，图像采集存储是将数字图像不压缩而直接保存到用户 PC上，保证用户可以得到高品质的不失真图像。该系统非常适用于科学研究、撞击测试、高速扫描、机器视觉、军事研究、过程控制、运动分析、3D重建、科学试验运动捕获等场合的需要。

二、系统存储性能说明：
　长时间高速数字图像采集存储系统是针对各种高带宽、高IO应用场合而定制研发的高端智能分级存储系统。通过一系列业界领先的软硬件技术，可拥有高带宽和高IO能力，且降低总体拥有成本（TCO）。
　　长时间高速数字图像采集存储系统可提供高达1700MB/s的数据传输带宽和70,000的IOPS，与一个完整的中型磁盘阵列不相上下，而它的低功耗、模块化设计带来的低廉维护成本却是磁盘阵列所无法比拟的；针对数据可靠性要求极高的企业，长时间高速数字图像采集存储系统还可以提供更加完善的数据保护机制包括紧急掉电保护、数据可靠销毁等功能，从而保证客户的数据固若金汤。
　　本系统采用固态存储设备为各种需要极高吞吐量，是科学研究、撞击测试、高速运动分析、机器视觉、军事研究、过程控制、科学试验运动、高清视频以及航空航天系统等提供了最佳的解决方案。

　　1、重要特点：
　　●　性能卓越，拥有最低700MB/s的写入吞吐和最高1700MB/s的读入吞吐；
　　●　采用领先的读写优化(Optimal IO)技术，提升性能的同时亦提高SSD使用寿命；
　　●　256GB~2TB大容量可选，满足您的容量需求；
　　●　PCIe标准接口，兼容所有主流设备；
　　●　满足各种恶劣环境应用要求，能在高温度、多灰尘、高海拔等应用场合下正常使用；
2、性能表现优异：

长时间高速图像采集与存储系统通过采用高性能闪存控制芯片、RAID、PCIe等技术提供了成熟可靠的硬件平台；通过独有的Optimal IO读写优化技术，减小了一直困扰SSD应用的写放大(Write Amplification）问题，不仅全面提升了产品性能，更提高了SSD使用寿命。在实际测试中，随机IOPS高达70,000，并可长期保持性能稳定。

　　3、适用范围广：
　长时间高速图像采集与存储系统采用了PCIe标准接口，兼容各种主流设备，方便用户使用。采用的基于Flash技术的存储盘作为存储介质，可以适应从-40°C到85°C的宽温工作环境；也可以在高低气压环境中正常工作。

　　4、严苛应用环境的高性能存储：
　长时间高速图像采集与存储系统是特殊、严苛环境下的高性能存储唯一选择。例如野外地质勘探，野外高清数据采集，航空航天的高分辨率数据采集等应用，此类应用环境具有抖动性强、温差大、海拔高等特点，同时又要求极高的数据传输率和尽量紧凑的数据采集装备，传统的硬盘和SSD单盘根本无法满足要求。　长时间高速图像采集与存储系统不但具备与生俱来的抗恶劣环境特性，而且能为您提供高达1700MB/s的高性能，完全可以适用于这类应用领域。该系统采用标准PCIe接口，具有极大的灵活性，通过将固态存储加速卡安装在高速图像存储系统工作站中，可使高速图像存储系统工作站拥有高达上千兆的读写性能，完全解决了高清高速图像存储系统系统的性能瓶颈问题。

5、存储产品规格：

1. 基于PC -CameraLink & Gige 接口系列

型号

HSPC-CLⅠ（基于PC机内存高速存储系统）

HSPC-CLⅡ

HSPC-CLⅢ

HSPC-GigeⅠ

HSPC-GigeⅡ

分辨率

1280*1024

2048*2048

1392*1040

2456*2058

最大帧速

500帧每秒

180帧每秒

17帧每秒

像元尺寸

1’’

2/3’’

数据格式

8bit,10bit,12bit

镜头接口

C & CS

输出接口

CameraLink Base,Meidum,Full

千兆网接口

存储容量

标配8GB（可选16GB）

标配512GB（可选512GB/1TB/2TB）

标配240GB（可选512GB/1TB/2TB）

存储模式

原始图像

无损压缩

有损压缩可设置压缩比

原始图像

无损压缩

有损压缩

无损压缩

可设置压缩比（6:1）

原始图像

无损压缩

有损压缩

原始图像

无损压缩

有损压缩

存储时间

12s

40s

72s（6:1压缩比）

29 Min

3 H

9 H

200Min

280Min

3 H

9 H

18H

1 H

4 H

支持的采集卡

Silicon software ,Matrox

支持的相机

Baumer, Basler,TeLi,Dasla,IDT 等

Baumer, Basler,TeLi,Dasla,IDT

操作系统

Window XP & Windows 2003 Server & Win 7

Window XP

&Windows2003& Win 7

Window XP & Windows 2003 & Win 7

尺寸

400×300×150

重量

3kg

工作温度

-10~50°C

湿度

60%

电源

220V

功耗

<100w

执行标准

2.便携式系统-CameraLink & Gige接口系列

型号

HSDesk-CLⅠ

HSDesk-CLⅡ

HSDesk-CLⅢ

HSDesk-GigeⅠ

HSDesk-GigeⅡ

分辨率

1280*1024

2048*2048

1392*1040

2456*2058

最大帧速

500帧每秒

180帧每秒

17帧每秒

像元尺寸

1’’

2/3’’

数据格式

8bit,10bit,12bit

镜头接口

C & CS

输出接口

CameraLink Base,Meidum,Full

CameraLink Base,Meidum,

Full

千兆网接口

存储容量

标配8GB

(可选16GB)

标配512GB

(512GB/1TB/2TB)

标配512G

(可选512GB/1TB/2TB)

标配240GB

可选512GB/1TB/2TB

标配240GB

可选512GB/1TB/2TB

存储模式

原始图像

无损压缩

有损压缩可设置压缩比

原始图像

无损压缩

有损压缩

无损压缩

有损压缩可设置压缩比

原始图像

无损压缩

有损压缩

原始图像

无损压缩

有损压缩

存储时间

12s

40s

72s（6:1压缩比）

29 Min

3 H

9 H

200Min

280Min（6:1压缩比）

3 H

9 H

18H

1 H

4 H

支持的采集卡

Silicon softwareCl接口 ,

MatroxCL接口

Silicon softwareCL接口 ,

MatroxCL

Silicon softwareCL接口 ,

Matrox CL

Silicon software Gige接口 ,

Matrox Gige接口

Silicon softwareGige接口 ,

Matrox Gige接口

支持的相机

Baumer, Basler,TeLi,Dasla,IDT 等

Baumer, Basler,TeLi,Dasla,IDT

操作系统

Window XP & Windows 2003 Server & Win 7

尺寸

360×300×110mm

重量

3kg

工作温度

-10~50°C

湿度

60%

电源

220V

功耗

<100w

执行标准

四、同步触发信号发生器（多台相机使用时）：
　　若多台摄像机一同工作时，如果需要精确控制每台摄像机在采集每帧图像时都是在同一时刻，我们需要对多台摄像机进行外同步。经过外同步处理后的多台摄像机，其采集的每帧图像都会是在同一时刻曝光的。
　　为实现多台摄像机的外同步采集，我们需要先将摄像机设置成触发采集，然后以同一个信号源给所有的摄像机提供触发信号。当摄像机接收到外触发信号后会立刻开始按照预设的曝光时间进行曝光，然后将图像数据传输到计算机并等待下一个触发信号的到来。同步触发信号发生器产生的触发信号的频率就是多台摄像机采集的帧率。例如，如果频率是 30Hz或60Hz的 TTL信号对多台摄像机进行触发，那么这几台摄像机采集的帧率就是 30FPS或60FPS，且每台软件中记录下的视频中具备同样序号的图像一定是在同一时刻曝光得到的。
　　如果实现 3D重建等必须要求多摄像机同步采集的应用，同步触发信号发生器是必须的设备。同步触发信号可使用汇众思壮自研的同步控制器 HZSZ-SCII，该同步控制器是为了方便多脉冲光源和多台相机的快门曝光的同步调试，确保各相机快门的曝光时刻与多脉冲光源的脉冲光准确同步，获得实时稳定的高质量图像而专门开发的专用同步控制器。该控制器可支持4路同步输出等多种配置，工作的频率范围为1～100KHZ，以满足不同的应用需求。各路同步输出的时间延时可以独立调整。