基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]FPGA(Field Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。
[0003]FPGA的基本特點如下:
[0004]I)采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。
[0005]2)FPGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一。
[0006]3)FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。
[0007]目前，F(xiàn)PGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時需要對片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。在進(jìn)行視頻解碼、視頻識別時，F(xiàn)PGA的處理能力是CPU的幾十倍到幾百倍。雖然相對于CPU，使用FPGA芯片實現(xiàn)視頻處理的系統(tǒng)體積小、功耗低、可靠性高并且硬件成本低廉，但FPGA芯片的開發(fā)成本高昂，并且單片F(xiàn)PGA芯片的處理能力不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，一種基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理系統(tǒng)和方法，以解決FPGA芯片開發(fā)成本高昂、單片F(xiàn)PGA芯片的處理能力不足的問題。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0010]FPGA單板，用于處理計算機(jī)單板接入的視頻流，并將結(jié)果返回計算機(jī)單板；
[0011]計算機(jī)單板，一方面，用于接收所述視頻流，并對所述視頻流進(jìn)行分發(fā)、結(jié)果收集和存儲，另一方面，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理；
[0012]其中，所述計算機(jī)單板包括分發(fā)處理服務(wù)模塊、結(jié)果匯聚服務(wù)模塊、應(yīng)用接入服務(wù)模塊和配置管理服務(wù)模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述FPGA單板與所述分發(fā)處理服務(wù)模塊和所述結(jié)果匯聚服務(wù)模塊相連，所述分發(fā)處理服務(wù)模塊通過網(wǎng)卡A接入多路視頻流并進(jìn)行梳理，將所述視頻流發(fā)送到所述FPGA單板；所述結(jié)果匯聚服務(wù)模塊接收所述FPGA單板對所述視頻流的處理結(jié)果。
[0014]優(yōu)選地，所述應(yīng)用接入服務(wù)模塊與所述結(jié)果匯聚服務(wù)模塊相連，接收所述結(jié)果匯聚服務(wù)模塊發(fā)送的所述FPGA單板的處理結(jié)果，將所述處理結(jié)果發(fā)送至應(yīng)用程序，并與所述應(yīng)用程序交互。
[0015]優(yōu)選地，所述配置管理服務(wù)模塊通過網(wǎng)卡B與所述結(jié)果匯聚服務(wù)模塊和應(yīng)用接入服務(wù)模塊相連，用于管理整個系統(tǒng)，包括配置管理，系統(tǒng)管理和系統(tǒng)監(jiān)控。
[0016]優(yōu)選地，本系統(tǒng)由一個所述計算機(jī)單板和多個并行所述FPGA單板組成分布式系統(tǒng)，所述分發(fā)處理服務(wù)模塊分發(fā)所述視頻流，所述FPGA單板并行處理對所述視頻流的解碼和識別。
[0017]優(yōu)選地，使用DSP (digital signal processor)或者 GPU (Graphic ProcessingUnit)替換所述FPGA單板實現(xiàn)對所述視頻流的處理。
[0018]另一方面，本發(fā)明提供一種基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理方法，該方法包括步驟:
[0019]S1、接入多路視頻流；
[0020]S2、初步梳理所述視頻流，并分發(fā)給相應(yīng)的FPGA單板；
[0021]S3、對所述視頻流進(jìn)行解碼或識別處理；
[0022]S4、返回解碼的視頻流或識別結(jié)果。
[0023]優(yōu)選地，所述方法還包括對所述解碼的視頻流或所述識別結(jié)果進(jìn)行處理，發(fā)送給應(yīng)用程序，并與所述應(yīng)用程序交互。
[0024]優(yōu)選地，所述FPGA單板接入所述視頻流，多路并行對所述視頻流進(jìn)行解碼和識別處理。
[0025]優(yōu)選地，本方法中，通過網(wǎng)絡(luò)接入所述多路視頻流，同時，所述解碼的視頻流或識別結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至應(yīng)用程序。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中FPGA單板的結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本發(fā)明的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]如圖1所示，公開了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中基于FPGA Soc并行處理的分布式大數(shù)據(jù)量視頻處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0032]FPGA單板，用于處理計算機(jī)單板接入的視頻流，并將結(jié)果返回計算機(jī)單板；
[0033]計算機(jī)單板，一方面，用于接收視頻流，并對視頻流進(jìn)行分發(fā)、結(jié)果收集和存儲，另一方面，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理；
[0034]其中，計算機(jī)單板包括分發(fā)處理服務(wù)模塊、結(jié)果匯聚服務(wù)模塊、應(yīng)用接入服務(wù)模塊和配置管理服務(wù)模塊。
[0035]本實施例中，F(xiàn)PGA單板與計算機(jī)單板中的分發(fā)處理服務(wù)模塊和結(jié)果匯聚服務(wù)模塊交互，完成對視頻流的接收、視頻解碼和識別處理，計算機(jī)單板中的應(yīng)用接入服務(wù)模塊將對視頻流的處理結(jié)果發(fā)送至應(yīng)用程序，配置管理服務(wù)模塊負(fù)責(zé)對整個系統(tǒng)的控制和維護(hù)，整個系統(tǒng)采用多片F(xiàn)PGA Soc芯片并行結(jié)合計算機(jī)單板，計算機(jī)單板只需完成簡單的計算，F(xiàn)PGA芯片完成高運算量的視頻解碼和識別處理，既極大地提高了系統(tǒng)的處理能力，也降低了計算機(jī)的開發(fā)成本，使得系統(tǒng)體積小、功耗低并且可靠性高。
[0036]進(jìn)一步地，F(xiàn)PGA單板與分發(fā)處理服務(wù)模塊和結(jié)果匯聚服務(wù)模塊相連，分發(fā)處理服務(wù)模塊網(wǎng)卡A接入多路視頻流并進(jìn)行梳理，將視頻流發(fā)送到FPGA單板；結(jié)果匯聚服務(wù)模塊接收FPGA單板對視頻流的處理結(jié)果。
[0037]進(jìn)一步地，應(yīng)用接入服務(wù)模塊與結(jié)果匯聚服務(wù)模塊相連，接收結(jié)果匯聚服務(wù)模塊發(fā)送的FPGA單板的處理結(jié)果，將處理結(jié)果發(fā)送至應(yīng)用程序，并與應(yīng)用程序交互。
[0038]更進(jìn)一步地，配置管理服務(wù)模塊通過網(wǎng)卡B與結(jié)果匯聚服務(wù)模塊和應(yīng)用接入服務(wù)模塊相連，用于管理整個系統(tǒng)，包括配置管理，系統(tǒng)管理和系統(tǒng)監(jiān)控。
[0039]本實施例中，分發(fā)處理服務(wù)模塊通過1G的網(wǎng)卡A穩(wěn)定的接入3G多路視頻流，初步梳理后發(fā)送至FPGA單板，F(xiàn)PGA單板對其進(jìn)行解碼或識別，并將處理結(jié)果發(fā)送至結(jié)果匯聚服務(wù)模塊；結(jié)果匯聚服務(wù)模塊將處理結(jié)果發(fā)送到應(yīng)用接入服務(wù)模塊，進(jìn)一步發(fā)送到相應(yīng)的應(yīng)用程序；配置管理服務(wù)模塊通過IG的網(wǎng)卡B管理整個系統(tǒng)，這樣通過計算機(jī)單板與FPGA相結(jié)合，各個模塊相互配合，實現(xiàn)分布式系統(tǒng)，大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性，同時，計算機(jī)單板與FPGA單板相互配合，計算機(jī)單板只需完成簡單的處理，而對視頻流的解碼和識別等高運算量的處理，則由FPGA單板完成，極大的降低了計算機(jī)的開發(fā)成本。
[0040]進(jìn)一步地，參見圖2，本系統(tǒng)由