視頻并行處理系統分析與設計

　　上述的處理過程只是一個基本視頻數據并行處理方法，它的一個關鍵在于整個圖像處理步驟時間的合理安排，要求每個操作步驟的劃分合理。如果前級操作時間恰好等于后級的操作時間，則最為簡單，前級的輸出直接匯入后級的輸入即可;如果前級操作時間大于后級的操作時間，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;如果前級操作時間恰好小于后級的操作時間，則必須通過復制邏輯，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題，本文在對圖像處理步驟進行劃分時，盡量使得每個步驟的處理時間都相同，這樣可以很大程度上緩解前后級之間處理時間不一致造成的矛盾;同時引入同步機制^[6]，在多個視頻處理系統之間建立一個同步信息傳遞機制，每個視頻數據包被處理后往同步處理模塊發送一個值，當在一個時間周期內所有的處理步驟往同步處理模塊發送了處理完畢的值后，由同步處理模塊發送視頻數據流統一下傳的命令。

　　圖4為同步模塊處理流程，每次進入一個新的視頻圖像處理流程后，同步模塊開始計數;在同步模塊計數器件，圖像處理的每個步驟處理完畢后，視頻處理系統均會發出處理完畢命令;同步模塊接收該命令，并對此進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;如果處理完畢則發出下個處理步驟的同步信號;若沒有處理完畢則通過計數器判斷該次處理周期時間是否達到T，如果達到時間T則強制完成該處理周期，發出下一個處理步驟的同步信號，如果沒有達到時間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時，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，為了不影響整個處理流程的時間，將數據包繼續往下一級發送，并且執行相同的處理步驟。在T3時間周期，本來由視頻處理系統3完成的處理步驟C，出錯后，在T4時間周期，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，由兩個視頻處理系統分別完成，同時在視頻輸出進行疊加顯示;并采用方法中提到的同步機制使得兩個系統處理后的圖像能同時顯示。

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際應用和驗證，運行效果良好，突破了單個高性能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單純地依靠硬件技術如CPU處理速度等的發展，可以通過合理調節視頻處理步驟來實現快速視頻處理的功能，具有很高的產品推廣價值。

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