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RAW图像数据传输系统

阅读：860发布：2021-04-12

专利汇可以提供RAW图像数据传输系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种RAW图像数据传输系统，涉及数据传输技术领域，包括至少一个图像采集器；至少一个数据接收模块；至少一个缓存器；发送端媒体访问控制器 MAC；发送端物理层设备PHY；接收端物理层设备PHY；接收端媒体访问控制器MAC；存储器；数据获取模块；视频接口模块；其特征在于：所述MAC协议数据单元（MPDU）由7个字节的前同步码、1个字节的帧开始介定符、2个字节的图像地址标识、1500个字节的数据字段组成。本发明通过采用精简的MAC层以太网帧协议，其传输效率达到98.55%，有效带宽达到1.971Gbps*N（N表示物理层PHY的组数），将千兆以太网的带宽应用到了极致。，下面是RAW图像数据传输系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种RAW图像数据传输系统，包括：
至少一组图像采集装置，所述图像采集装置包括图像采集器（1）、用于接收来自图像采集器（1）采集的RAW格式图像数据的数据接收模块（2）以及用于接收和缓存来自数据接收模块（2）的数据的缓存器（3）；
发送端媒体访问控制器MAC（4），用于将图像采集装置中缓存器（3）中的数据封装成MAC协议数据单元（MPDU）；
发送端物理层设备PHY（5），将MAC协议数据单元（MPDU）传输至接收端物理层设备PHY（6）；
接收端物理层设备PHY（6），用于接收来自发送端物理层设备PHY（5）的MAC协议数据单元（MPDU）；
接收端媒体访问控制器MAC（7），用于接收来自接收端物理层设备PHY（6）的MAC协议数据单元（MPDU）并提取MAC协议数据单元（MPDU）中的数据；
存储器（8），用于接收来自接收端媒体访问控制器MAC（7）的数据；
数据获取模块（9），用于读取存储器（8）中的数据；
视频接口模块（10），用于连接并将数据传输给图像处理装置；
其特征在于：所述MAC协议数据单元（MPDU）由7个字节的前同步码、1个字节的帧开始介定符、2个字节的图像地址标识、1500个字节的数据字段组成；
每个数据区块至少存储一个像素点的数据；
图像采集器（1）输出一帧数据后，发送端媒体访问控制器MAC（4）对缓存器（3）中的每个数据区块增加区块坐标，将每个数据区块中的数据和坐标作为一个数据集，增加校验码生成MAC协议数据单元（MPDU）后传输给发送端物理层设备PHY（5）；接收端媒体访问控制器MAC（7）接收、校验数据并根据区块坐标将数据存放到存储器（8）中相应的数据区块中；
存储器（8）中每个数据区块配置标志位，在初始状态时配置存储器（8）中所有标志位为错误标志，如果接收端媒体访问控制器MAC（7）接收到的某数据区块数据校验正确，则将数据存放到存储器（8）中相应的数据区块中，然后配置对应的标志位为正确标志；
当存储器（8）中所有数据区块的标志位均配置正确标志时，向图像处理装置输出存储在存储器（8）中的帧图像数据，并配置存储器（8）中所有标志位为错误标志，如果当前帧图像数据中存在数据区块没有数据填充并且下一帧图像数据中对应数据区块数据仍校验错误，当前帧图像一直等到后面帧图像数据中对应数据区块数据校验正确将该数据区块数据填充形成完整帧图像后向图像处理装置输出，在此过程中接收端媒体访问控制器MAC（7）对接下来的每一帧图像数据中校验正确的数据区块中的数据替换当前帧图像数据中的对应数据区块中的数据，直到形成完整帧图像。
2.根据权利要求1所述的RAW图像数据传输系统，其特征在于：对每个图像采集器（1）输出的帧图像数据划分数据区块并在缓存器（3）和存储器（8）中划分与上述每个数据区块对应的内存地址。
3.根据权利要求1所述的RAW图像数据传输系统，其特征在于：定时向图像处理装置输出帧图像数据，并存储最近一次发出的数据：当到达发送时刻时，判断存储器（8）中所有数据区块的标志位是否均配置正确标志，如果是，则向图像处理装置输出存储在存储器（8）中的帧图像数据，并配置存储器（8）中所有标志位为错误标志；否则，判断是否存储有已发数据，如果有，则根据存储器（8）中数据区块的错误标识，在已发数据中读取相应区块的数据进行替换，然后发送，并配置存储器（8）中所有标志位为错误标志；如果没有存储已发数据，则不发送。
4.根据权利要求1所述的RAW图像数据传输系统，其特征在于：所述发送端媒体访问控制器MAC（4）和接收端媒体访问控制器（7）采用支持并行数据处理的FPGA处理器，发送端物理层PHY（5）和接收端物理层PHY（6）具有至少一个双端口千兆以太网物理层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的RAW图像数据传输系统，其特征在于：所述图像处理装置包括处理器（11）、与处理器（11）相连的图像处理单元ISP（12）以及数据存储模块（14），所述图像处理单元ISP（12）与视频接口模块（10）相连，所述图像处理装置中还包括与数据存储模块（14）和处理器（11）相连的图像识别模块（13）和/或与处理器（11）相连的视频解码模块（15）。

说明书全文

RAW图像数据传输系统

技术领域

[0001] 本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种RAW图像数据传输系统。

背景技术

[0002] 随着视频传输、监控技术的发展，通信的数据量越来越大，这对数据传输系统的实时性、稳定性、可靠性和高效性提出了更高的要求。传统的视频传输系统数据传输速率较低，占用了大量的缓存资源，降低了视频数据传输的实时性，同时增加了产品的成本；随着传输距离的增加，系统受外界的干扰也随之增大，降低了视频数据传输的稳定性和可靠性。

[0003] 千兆以太网具有大带宽、高速率等优点，因此十分适用于高速海量的视频远距离传输系统。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种RAW图像数据传输系统，优化了千兆以太网物理层传输协议，其传输效率能够达到98.55%，有效带宽达到1.971Gbps，适用于RAW图像的视频数据点对点传输。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种RAW图像数据传输系统，包括：至少一组图像采集装置，所述图像采集装置包括图像采集器、用于接收来自图像采集器采集的RAW格式图像数据的数据接收模块以及用于接收和缓存来自数据接收模块的数据的缓存器；发送端媒体访问控制器MAC，用于将缓存器中的数据封装成MAC协议数据单元（MPDU）；发送端物理层设备PHY，将MAC协议数据单元（MPDU）传输至接收端物理层设备PHY；接收端物理层设备PHY，用于接收来自发送端物理层设备PHY的MAC协议数据单元（MPDU）；接收端媒体访问控制器MAC，用于接收来自接收端物理层设备PHY的MAC协议数据单元（MPDU）并提取MAC协议数据单元（MPDU）中的数据；存储器，用于接收来自接收端媒体访问控制器MAC的数据；数据获取模块，用于读取存储器中的数据；视频接口模块，用于连接并将数据传输给图像处理装置；其特征在于：所述MAC协议数据单元（MPDU）由7个字节的前同步码、1个字节的帧开始介定符、2个字节的图像地址标识、1500个字节的数据字段组成。

[0006] 存储器为每一组图像采集装置分配存储空间，2个字节的图像地址标识用于区分数据来自哪一组图像采集装置，并在存储器中分别存储。

[0007] 本发明的有益技术效果是：1、采用精简的MAC层以太网帧协议，其传输效率达到98.55%，有效带宽达到1.971Gbps*N（N表示物理层PHY的组数），将千兆以太网的带宽应用到了极致；2、数据在发送打包时会增加传感器编号和行编号，并且在接收端会将相应编号映射成内存存储地址并存储到相应的内存区块中，这样，即使在传输过程中有一行数据丢了，下一帧相同行的数据会在内存中将其覆盖，从而不会造成视频的异常，大大提高了系统的抗干扰性；3、能采用现有的成本低廉的非屏蔽五类双绞线进行1.971Gbps*N（N表示物理层PHY的组数）带宽的视频数据传输，节省了成本，最大限度的发挥了经济效益。

[0008] 下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

[0009] 图1是本发明RAW图像数据传输系统的原理示意图。

[0010] 在附图中：1是图像采集器，2是数据接收模块，3是缓存器，4是发送端媒体访问控制器MAC，5是发送端物理层设备PHY，6是接收端物理层设备PHY，7是接收端媒体访问控制器MAC，8是存储器，9是数据获取模块，10是数据获取模块，11是处理器，12是图像处理单元ISP，13是图像识别模块，14是数据存储模块，15是视频解码模块，16是内存控制器。

具体实施方式

[0011] 参见附图，本发明提供了一种RAW图像数据传输系统，包括：至少一组图像采集装置，所述图像采集装置包括图像采集器1、用于接收来自图像采集器1采集的RAW格式图像数据的数据接收模块2以及用于接收和缓存来自数据接收模块2的数据的缓存器3；发送端媒体访问控制器MAC4，用于将缓存器3中的数据封装成MAC协议数据单元（MPDU）；发送端物理层设备PHY5，将MAC协议数据单元（MPDU）传输至接收端物理层设备PHY6；接收端物理层设备PHY6，用于接收来自发送端物理层设备PHY5的MAC协议数据单元（MPDU）；接收端媒体访问控制器MAC7，用于接收来自接收端物理层设备PHY6的MAC协议数据单元（MPDU）并提取MAC协议数据单元（MPDU）中的数据；存储器8，用于接收来自接收端媒体访问控制器MAC7的数据；数据获取模块9，用于读取存储器8中的数据；视频接口模块10，用于连接并将数据传输给图像处理装置；

[0012] 关键在于：上述的MAC协议数据单元（MPDU）由7个字节的前同步码、1个字节的帧开始介定符、2个字节的图像地址标识、1500个字节的数据字段组成。

[0013] 本发明中将数据位字段的长度选定尽可能的长，以提高数据传输效率，因此数据位字段的长度选取1500 bytes。802.3协议中还规定了帧间隙IPG，也就是两个以太网帧之间的间隔时间，物理层此时处于空闲状态，用于时钟同步和载波侦听。IPG的最小长度为96个码元时钟，也就是12 bytes，我们为了提高传输的效率，将IPG值设为12 bytes。

[0014] 以太网帧效率计算方法为：μ= 数据位长度/（以太网帧长度+ IPG）[0015] 经过上述公式计算，本系统帧传输效率最理想状态可以达到：

[0016] μ= 1500/（7 + 1 + 2 +1500 + 12）= 98.55%。

[0017] 实施例一：

[0018] 在本实施例中图像处理装置中包括处理器11、与处理器11相连的图像处理单元ISP12以及数据存储模块14，上述图像处理单元ISP12与视频接口模块10相连，还包括与数据存储模块14和处理器11相连的图像识别模块13。本具体实施例主要用于车牌识别。

[0019] 在本实施例中，对图像采集器1输出的图像数据划分数据区块并在缓存器3和存储器8中划分与上述每个数据区块对应的内存地址。每一个图像采集器1配套设置一个数据接收模块2和一个缓存器3，而在内存控制器16控制下存储器8中首先划分出对应的每个图像采集器1的存储区域，再对存储区域划分与上述缓存器3中帧图像数据相匹配的数据区块。上述每个数据区块至少存储一个像素点的数据。

[0020] 图像采集器1输出一帧数据后，发送端媒体访问控制器MAC4对缓存器3中的每个数据区块增加区块坐标，将每个数据区块中的数据和坐标作为一个数据集，增加校验码生成MAC协议数据单元（MPDU）后传输给发送端物理层设备PHY5；接收端媒体访问控制器MAC7接收、校验数据并根据区块坐标将数据存放到存储器8中相应的数据区块中。

[0021] 存储器8中每个数据区块配置标志位，在初始状态时配置存储器8中所有标志位为错误标志，如果接收端媒体访问控制器MAC7接收到的某数据区块数据校验正确，则内存控制器16将数据存放到存储器8中相应的数据区块中，然后配置对应的标志位为正确标志。当存储器8中所有数据区块的标志位均配置正确标志时，内存控制器16控制下向图像处理装置输出存储在存储器8中的帧图像数据，并配置存储器8中所有标志位为错误标志。

[0022] 具体地，在存储器8中，如果当前帧图像数据中存在数据区块没有数据填充，并且下一帧图像数据中对应数据区块数据仍校验错误，当前帧图像一直等到后面帧图像数据中对应数据区块数据校验正确将该数据区块数据填充形成完整帧图像后向图像处理装置输出。进一步的，此步骤在具体实施时，接收端媒体访问控制器MAC7对接下来的每一帧图像数据中校验正确的数据区块中的数据替换当前帧图像数据中的对应数据区块中的数据，直到形成完整帧图像。采用这样的设计保证用最新的正确数据填充，使图像尽可能的采用最新的数据。

[0023] 由于本实施例主要针对车牌识别，因此只需要输出几帧完整图像即可。

[0024] 实施例二：

[0025] 在本实施例中，图像处理装置中包括处理器11、与处理器11相连的图像处理单元ISP12以及数据存储模块14，所述图像处理单元ISP12与视频接口模块10相连，还包括与处理器11相连的视频解码模块15。本实施例主要用于视频图像输出。

[0026] 在此实施例中，与实施例一不同的是，定时向图像处理装置输出帧图像数据，并存储最近一次发出的数据：当到达发送时刻时，判断存储器8中所有数据区块的标志位是否均配置正确标志，如果是，则向图像处理装置输出存储在存储器8中的帧图像数据，并配置存储器8中所有标志位为错误标志；否则，判断是否存储有已发数据，如果有，则根据存储器8中数据区块的错误标识，在已发数据中读取相应区块的数据进行替换，然后发送，并配置存储器8中所有标志位为错误标志；如果没有存储已发数据，则不发送。

[0027] 在上述实施例中发送端媒体访问控制器MAC4和接收端媒体访问控制器7采用支持并行数据处理的FPGA处理器，发送端物理层PHY5和接收端物理层PHY6具有至少一个双端口千兆以太网物理层。

[0028] 存储器8最多可以存储100帧1.3M 字节的图像，假设每帧的数据模块出错的概率是10-2，连续100帧图像均出错的概率是10-200，几乎不可能出现，一旦出现了，系统可以自动判断并存储器重新接收视频数据。

[0029] 采用上述的数据传输方式保证了输出的图像不会由于通信过程中由于数据区块数据丢失、误码、错位等原因视频中存在黑线、分行、跳格等异常现象，以降低输出帧率为代价保证了传输给识别环节的图像的正确性。上述文中的区块大小可设置，最小可设置为单像素，做到了像素级的逐点校正功能，保证了本系统输出图像的无损传输。

[0030] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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