攝像系統以及圖像識別系統技術方案

一種攝像系統以及圖像識別系統，攝像系統包括：細胞陣列計算系統和圖像傳感器，細胞陣列計算系統包括主控CPU、細胞陣列和細胞陣列總線；細胞陣列是由一個以上兼具計算和存儲功能的細胞組成的二維陣列；圖像傳感器是由一個以上圖像采集單元組成的二維陣列，細胞陣列與圖像傳感器疊合形成三維結構，圖像傳感器中的圖像采集單元與細胞陣列中的細胞一一對應地相連；圖像采集單元采集圖像數據以供細胞陣列中的細胞進行處理；細胞陣列計算系統還包括存儲單元陣列和內存單元陣列中的至少一種；主控CPU通過細胞陣列總線與細胞陣列中每個細胞進行通信；相鄰細胞間有通信接口，能相互發送數據。本發明專利技術能使攝像系統的圖像處理能力得以大幅提升。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及計算機及計算機應用
，特別涉及一種攝像系統以及圖像識別系統。
技術介紹
通常來說，一臺計算機主要包括三個核心部分：中央處理器(CPU，CentralProcessingUnit)、內存和存儲。經過一些世界頂級公司的不懈努力，CPU已經演變成極度復雜的半導體芯片。頂級的CPU內核內部的MOS管數目可以超過一億個。目前的產業趨勢是受制于功耗，CPU的運行頻率已經很難再提高。已經極度復雜的現代CPU，運行效率同樣很難再提高。新的CPU產品，越來越多地朝多核方向演進。在內存方面，目前居于統治地位的是動態隨機存取存儲器(DRAM，DynamicRandomAccessMemory)技術。DRAM可以快速隨機讀寫，但卻不能在斷電的情況下保持內容。實際上，即使在通電的情況下，它也會由于內部用于儲存信息的電容器的漏電而丟失信息，必須周期性地自刷新。在存儲方面，NAND閃存技術正在逐步取代傳統硬盤。閃存所依賴的浮置柵極(floatinggate)技術，雖然能夠在斷電的情況下保持內容，但寫入(將‘1’改寫為‘0’)的速度很慢，擦除(將‘0’改寫為‘1’)的速度更慢，無法像DRAM那樣用于對計算的直接支持。它被制作成塊設備(blockdevice)，必須整塊一起擦除，一個塊(block)包含很多頁(page)，擦除后每頁可以進行寫入操作。NAND的另外一個問題是具有有限的壽命。DRAM和NAND閃存，以及CPU的邏輯電路，雖然都是基于CMOS半導體工藝生產的，但這三者的工藝彼此并不兼容。于是，計算機的三個核心部分無法在一個芯片上共存，這深刻地影響了現代計算機的架構。現有技術中的計算機架構如圖1所示，圖1中示出多個CPU內核，分別為CPU1、CPU2、CPU3、……、CPUn，每個CPU內核一般具有相應的一級緩存(L1Cache)，根據需要還可以進一步為每個CPU內核配備相應的二級緩存(L2Cache)、三級緩存(L3Cache)。DRAM與各個CPU內核之間通過雙倍速率(DDR，DoubleDataRate)接口進行通信，硬盤(HD，HardDisk)或固態硬盤(SSD，SolidStateDrives)與各個CPU內核之間則通過外圍設備接口進行通信。一方面，CPU在向多核的方向發展，另一方面內存和存儲都在另外的芯片里。多核CPU吞吐信息量成比例增加，與內存、存儲的通信就越來越成為系統性能的瓶頸。為了緩解通信瓶頸，CPU不得不采用越來越大的多級緩存。緩存是把內存中的內容復制，通常是用成本比DRAM高得多但速度更快的靜態隨機存取存儲器(SRAM，StaticRandomAccessMemory)設計的。這樣的架構，費效比非常的差。半導體芯片的成本由其硅片的面積決定，而傳統計算機架構帶來的性能提升與其硅片面積的增加遠遠不成比例。高端的圖像傳感器是可以在極短的時間內(微秒級)取得圖像數據的，但一幀高清圖像的數據量很大，在目前的攝像系統中，考慮到現有計算機架構因CPU與內存、存儲之間存在的通信瓶頸對于計算機整體性能的影響，把圖像數據讀出來通常就需要1/30秒-1/60秒的時間，因此在絕大部分的攝像系統中，對視頻的處理能力遠遠跟不上取得圖像數據的速度。而傳統硬盤、固態硬盤、閃存寫入的速度很慢，高速攝像的數據量很大，傳統存儲設備跟上很困難。
技術實現思路
本專利技術要解決的問題是目前的攝像系統由于現有計算機架構中CPU與內存、存儲之間存在的通信瓶頸對于計算機整體性能的影響，使攝像系統的圖像處理能力較為有限，難以滿足高速攝像的更高要求。為解決上述問題，本專利技術技術方案提供一種攝像系統，包括：細胞陣列計算系統和圖像傳感器；所述細胞陣列計算系統包括主控CPU、細胞陣列和細胞陣列總線；所述細胞陣列是由一個以上兼具計算和存儲功能的細胞組成的二維陣列，其中每一個細胞包括微處理器(MPU，MicroProcessingUnit)和非易失(NV，NotVolatile)隨機存儲器；所述非易失隨機存儲器用于所述微處理器計算時所涉及數據的隨機存取，還用于存儲軟件的指令代碼和需要永久保存的數據；所述圖像傳感器是由一個以上圖像采集單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與所述圖像傳感器疊合形成三維結構，所述圖像傳感器中的圖像采集單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連；所述圖像采集單元用于采集圖像數據以供所述細胞陣列中的細胞進行處理；所述細胞陣列計算系統還包括存儲單元陣列和內存單元陣列中的至少一種；所述存儲單元陣列是由一個以上存儲單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與一個或一個以上存儲單元陣列疊合形成三維結構，每個存儲單元陣列中的存儲單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連；所述存儲單元用于存儲軟件的指令代碼和需要永久保存的數據；所述內存單元陣列是由一個以上內存單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與一個或一個以上內存單元陣列疊合形成三維結構，每個內存單元陣列中的內存單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連，所述內存單元用于所述微處理器計算時所涉及數據的隨機存取；每一個細胞儲存各自在所述細胞陣列中的位置作為身份識別號(ID，identification)以供細胞中的軟件或硬件讀取；所述主控CPU通過所述細胞陣列總線與所述細胞陣列中的每一個細胞進行通信；所述細胞陣列中的相鄰細胞之間有通信接口，能相互發送數據。可選的，所述細胞陣列中的細胞還包括圖像處理器，用于對與本細胞相連的圖像采集單元所采集的圖像數據進行處理。可選的，所述細胞陣列計算系統含有一個或一個以上內存單元陣列，所述細胞陣列中的細胞還包括總線控制器和細胞內部總線，所述總線控制器與所述細胞陣列總線、微處理器以及細胞內部總線相連，所述細胞內部總線連接所述微處理器、非易失隨機存儲器以及與本細胞相對應的內存單元，所述總線控制器用于識別所述主控CPU與本細胞之間進行的通信，連接所述微處理器以傳遞所述主控CPU發送的指令或數據、狀態讀取，或者通過所述細胞內部總線連接所述非易失隨機存儲器或與本細胞相對應的內存單元進行數據的讀寫操作。可選的，所述細胞陣列中的任意兩個細胞之間能進行通信，參與細胞間通信的細胞包含起點細胞、終點細胞和中轉細胞，所述起點細胞為向所述終點細胞發出數據的細胞，所述終點細胞為最終接收所述起點細胞所發數據的細胞，所述中轉細胞為沿細胞間通信路徑依次相鄰且通過所述通信接口中轉所述起點細胞所發數據的細胞，所述細胞間通信路徑是由所述起點細胞、中轉細胞和終點細胞所構成的數據<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種攝像系統，其特征在于，包括：細胞陣列計算系統和圖像傳感器；所述細胞陣列計算系統包括主控CPU、細胞陣列和細胞陣列總線；所述細胞陣列是由一個以上兼具計算和存儲功能的細胞組成的二維陣列，其中每一個細胞包括微處理器和非易失隨機存儲器；所述非易失隨機存儲器用于所述微處理器計算時所涉及數據的隨機存取，還用于存儲軟件的指令代碼和需要永久保存的數據；所述圖像傳感器是由一個以上圖像采集單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與所述圖像傳感器疊合形成三維結構，所述圖像傳感器中的圖像采集單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連；所述圖像采集單元用于采集圖像數據以供所述細胞陣列中的細胞進行處理；所述細胞陣列計算系統還包括存儲單元陣列和內存單元陣列中的至少一種；所述存儲單元陣列是由一個以上存儲單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與一個或一個以上存儲單元陣列疊合形成三維結構，每個存儲單元陣列中的存儲單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連；所述存儲單元用于存儲軟件的指令代碼和需要永久保存的數據；所述內存單元陣列是由一個以上內存單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與一個或一個以上內存單元陣列疊合形成三維結構，每個內存單元陣列中的內存單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連，所述內存單元用于所述微處理器計算時所涉及數據的隨機存取；每一個細胞儲存各自在所述細胞陣列中的位置作為ID以供細胞中的軟件或硬件讀取；所述主控CPU通過所述細胞陣列總線與所述細胞陣列中的每一個細胞進行通信；所述細胞陣列中的相鄰細胞之間有通信接口，能相互發送數據。...

【技術特征摘要】
1.一種攝像系統，其特征在于，包括：細胞陣列計算系統和圖像傳感器；所述細
胞陣列計算系統包括主控CPU、細胞陣列和細胞陣列總線；
所述細胞陣列是由一個以上兼具計算和存儲功能的細胞組成的二維陣列，其中
每一個細胞包括微處理器和非易失隨機存儲器；所述非易失隨機存儲器用于所述微
處理器計算時所涉及數據的隨機存取，還用于存儲軟件的指令代碼和需要永久保存
的數據；
所述圖像傳感器是由一個以上圖像采集單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與
所述圖像傳感器疊合形成三維結構，所述圖像傳感器中的圖像采集單元與所述細胞
陣列中的細胞一一對應地相連；所述圖像采集單元用于采集圖像數據以供所述細胞
陣列中的細胞進行處理；
所述細胞陣列計算系統還包括存儲單元陣列和內存單元陣列中的至少一種；所
述存儲單元陣列是由一個以上存儲單元組成的二維陣列，所述細胞陣列與一個或一
個以上存儲單元陣列疊合形成三維結構，每個存儲單元陣列中的存儲單元與所述細
胞陣列中的細胞一一對應地相連；所述存儲單元用于存儲軟件的指令代碼和需要永
久保存的數據；所述內存單元陣列是由一個以上內存單元組成的二維陣列，所述細
胞陣列與一個或一個以上內存單元陣列疊合形成三維結構，每個內存單元陣列中的
內存單元與所述細胞陣列中的細胞一一對應地相連，所述內存單元用于所述微處理
器計算時所涉及數據的隨機存取；
每一個細胞儲存各自在所述細胞陣列中的位置作為ID以供細胞中的軟件或硬
件讀取；
所述主控CPU通過所述細胞陣列總線與所述細胞陣列中的每一個細胞進行通
信；
所述細胞陣列中的相鄰細胞之間有通信接口，能相互發送數據。
2.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，所述細胞陣列中的細胞還包括
圖像處理器，用于對與本細胞相連的圖像采集單元所采集的圖像數據進行處理。
3.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，所述細胞陣列計算系統含有一
個或一個以上內存單元陣列，所述細胞陣列中的細胞還包括總線控制器和細胞內部
總線，所述總線控制器與所述細胞陣列總線、微處理器以及細胞內部總線相連，所
述細胞內部總線連接所述微處理器、非易失隨機存儲器以及與本細胞相對應的內存

\t單元，所述總線控制器用于識別所述主控CPU與本細胞之間進行的通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴瑾，郭一民，王踐識，
申請(專利權)人：上海磁宇信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31