图像处理系统

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图像处理系统( Image Processing System,IPS )

　　图像处理系统是指对2D或3D图形、图像进行扫描、存储、转发、输出、处理等工作，它的主要特点是数据量大、处理复杂、多平台应用、实时性要求高等。

　　图像处理分系统将采用三种类型的计算机：服务器、工作站和高档微机。服务器主要用于共享数据库的管理，工作站侧重于图像、图形处理、地理信息系统和图像分析方面的工作，微机主要有两方面的功能：一是作为专用设备(如：图像扫描设备、地图数字化仪、图像记录仪、磁带库、光盘库、光盘刻录和拷贝设备等)的控制机，另一方面参与部分数字图像产品制作任务和软件开发工作。

　　图像处理分系统有特定的专用设备，包括图像数字化设备、地图扫描仪、数字摄影测量工作站、图像激光记录仪、大容量磁带库、光盘库、光盘刻录机、光盘拷贝机。其中磁带库采用数据流大容量磁带，用于原始数字图像的储存并且单独管理，光盘库存贮处理后的图像产品，采用在线管理方式，方便查询检索。

　　目前，信息网络已经成为信息处理、信息查询、科学研究以及协同工作等活动的重要支撑。网络技术的应用为图像处理系统的跨平台、多任务、适当分工、集中存储和高效性提供了强有力的工具。

　　网络是图像处理系统的传输神经，它的作用是将各个个应用分系统联合为一个有机的整体，充分利用分系统的各种资源，传输和控制信息进行畅通无阻的交流和适当的处理，改善信息资源的利用率、提高工作效率并增强对图像处理系统的总体控制。网络技术的应用是图像处理系统必不可少的组成部分，是充分发挥图像资料的使用价值，提高处理效益的关键。它是数据采集、存储、更新、查询、处理、判读解义、分析、输出以及管理等操作的现代化通信通道，为高效率的图像产品生成和数字化管理提供保障，以适应现代图像系统对信息准确获取、快速传递、实时分析的要求，为各种图像处理和应用提供畅通的信息流保障。

　　目前的网络技术有以太网、令牌环、ATM、FDDI等。其中，以太网没有能力根据应用类型提供服务质量保证，所以它曾被认为不适合传输包括声音或视频的多媒体数据；FDDI的优点是适合较大区域内(50公里)的网络，并且天生具有冗余的特性。ATM网络技术因为有较好的服务质量保证(QoS)给用户提供了服务级别保证，保证用户实时的传输，可以满足图像处理系统的高带宽和实时性保证的要求，所以ATM网络技术是图像处理系统的首选技术。

　　ATM(Asynchronous Transfer Mode)是指异步传输网络模式，是一种涉及信息的复用、交换和传输的技术，按统计特性分配通道。其主要原理是异步时分复用，即允许通信系统中的接收时钟和发送时钟可以异步方式工作。ATM技术主要特点是：采用信元承载数据；具有虚通道(vC)／虚通路(vP)两级连接：具有电路交换和分组交换的两重性。最重要的是具有支持不同QOS(QualityofService)等级的能力，这是指对于不同的业务，其所要求的带宽、信元丢失率、时延和抖动等都不相同，为了保证通信的质量和带宽资源的有效利用，采用Qos来实现用户业务的需要与网络资源管理间的协调。

　　网络拓扑结构有总线结构、星形结构、环形结构和分布结构等，它们各有特色。在图像处理系统中ATM网络组建过程中，首先根据网络中信元位置(在一个大楼之内)、数据业务量大、实时性、系统可靠性强和效率高等要求，采用星型网络拓扑结构：在星形拓扑结构的网络中存在一个中心节点，它是其他节点的唯一中继节点，该中心节点一般是交换机，这样组成的网络结构简单，便于网络建设、运营和管理，信息在网络中传输延迟时间较小。

　　网络组建中最主要的设备是ATM中央交换机，它是系统的中心节点，主要连接图像处理分系统中的服务器、磁盘阵列和各分系统的二级交换机，在服务器中采用网络管理软件来保证图像数据、情报数据和命令等在分系统中传递畅通无阻，并实施有效的监控和管理。

　　图像处理系统中ATM网络组建具体的网络拓扑结构如图1所示。我们根据这个拓扑模型组建了网络，并经过半年多的实际运行证实了此种网络架构可以满足图像实时传输和及时处理的要求，适合于大数据量、实时性要求高、处理工作复杂多变的图像处理系统。

　　图像处理分系统结构设计见图1