专利名称：一种嵌入式实时视频文件存储方法
技术领域：
本发明涉及一种实时视频文件的存储方法，特别是关于一种用于高安全性嵌入式 视频文件系统中的嵌入式实时视频文件存储方法。
背景技术：
目前，在视频存储领域，视频文件的存储大多基于通用文件系统，即FAT32或 NTFS。对于视频存储需求，传统文件系统存在读写效率低，磁盘容量和分区大小有限制，没 有断电保护功能，文件数据安全性低等一系列问题，并且长时间连续覆盖使用后存在大量 文件碎片，降低了磁盘的使用率。当前嵌入式数字硬盘录像机向高清和高集成度方向发展，通用文件系统中，对于 长时间的视频大数据包进行分包，将一段完整的录像分为若干个小的文件包，如5、10分钟 自动形成一个文件，或者200M、400M作为一个文件。这样容易产生包与包之间丢帧现象，同 时硬盘磁头需要频繁地读写数据与文件索引，磁头频繁跳动，对于每天长时间连续读写硬 盘的DVR系统(基于数字技术的多媒体处理系统)，极易造成硬盘故障。通用文件系统用做 视频资料管理存在两个风险一是文件分配表如果损坏，则视频资料大多会丢失，二是系统 突然断电或遭到人为破坏，当前的视频数据不能保存和恢复。如何可靠、安全、快捷地实现 大量视频数据的存储，克服通用文件系统在媒体数据流存储领域中的不足，成为一个亟待 解决的突出问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种安全性较高，硬盘使用寿命较长的嵌入 式实时视频文件存储方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种嵌入式实时视频文件存储方法， 其步骤如下(1)根据视频按时间顺序进行存储的特点，将硬盘扇区划分成磁盘信息区、保 留信息区、文件信息区、索引信息区和数据区五个区域；(2)通过磁盘信息定位文件信息、 索引信息、保留信息及数据区，然后通过文件信息定位索引信息；(3)索引信息区中的视频 文件索引信息由索引信息区中的分区一、分区二更新处理后，得到视频文件的索引信息； (4)文件信息区中的视频文件信息由文件信息区中的分区一、分区二找到其在索引信息区 中相应的索引信息，并通过该索引信息找到相应的数据块，进行数据存储，完成将视频数据 以数据块的形式存储到磁盘中。所述步骤(1)中，所述磁盘信息区的位置固定，用于保存当前磁盘信息和本文件 系统基本信息，记录每个区域的具体位置和大小、使用情况以及最后数据块位置；所述保留 信息区用于保存其它系统信息；所述文件信息区用于保存视频文件的文件信息，文件信息 区分为文件信息分区一和文件信息分区二两部分，文件信息分区一用于描述覆盖前的文件 信息，文件信息分区二用于描述覆盖后的文件信息；所述索引信息区用于保存视频文件所 使用数据块的索引信息，索引信息区分为索引信息分区一和索引信息分区二，索引信息分区一用于描述覆盖前的索引信息，索引信息分区二用于描述覆盖后的索引信息；所述数据 区是指整个磁盘空间除了用于以上各区域开销外的所有空间，将数据区划分为若干个数据 块，数据块的大小根据使用需要进行设置。每个所述数据块均包括文件ID、时间戳、前后数据块的地址偏移及具体的数据信
肩、ο所述数据块大小为32K 511之间。所述数据块通过所述文件信息和索引信息进行管理。所述步骤中，所述视频数据以数据块的形式存储到磁盘时，所述视频数据的 存储包括以下步骤①数据块根据磁盘信息区中的视频文件信息创建文件信息和索引信 息，通过索引信息为每个数据块建立索引，通过索引快速定位每个录像文件或某个时间对 应的数据块，通过每个数据块的链表快速定位相关联前后数据块的位置；②创建文件信息 和索引信息后，经判断模块判断是否要关闭当前视频文件，若关闭，则文件信息和索引信息 存盘，数据存储完成；若继续录像，则进行下一步；③继续录像时，当缓存数据达到一个数 据块大小时，将所有建立完索引后的数据块打包，并保存当前能使用的数据块；④数据块存 盘后更新对应的文件信息和索引信息，并返回步骤②循环操作，完成视频数据存储。所述步骤①中，创建所述文件信息时，本文件系统自动分配一个唯一的文件号，并 通过文件号进行计算得到所述文件信息和索引信息对应的磁盘地址。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于根据视频按时间 顺序进行存储的特点，对硬盘扇区划分成磁盘信息区、保留信息区、文件信息区、索引信息 区和数据区五个区域，并将数据区再划分成若干个数据块，出现突发事故时，实际丢失的视 频数据最多是一个数据块的录像长度，如果由于突然事故导致文件信息和索引信息没有及 时存储，可以在启动的时候通过扫描没有形成文件的数据块来进行恢复。即使在最坏的情 况下，硬盘的磁盘信息、文件信息及索引信息等都丢失了，也可以通过扫描所有的数据块来 重建整个文件系统，这样极大提高了数据的安全性。2、本发明由于采用将数据区划分成若 干个数据块，由于数据块是顺序排列，每个数据块的读写几率几乎一致，实现了均衡读写， 不会因为频繁地读、写某一个硬盘扇区导致坏道或缩短硬盘使用寿命，这样也提高了系统 和数据的可靠性，延长了硬盘的使用寿命。3、本发明由于采用将文件信息区和索引信息区 均划分成两个分区，分别用于描述覆盖前和覆盖后的信息，这样在硬盘录满后，采用数据块 覆盖技术，不存在硬盘碎片，也能最大限度保留磁盘的录像资料。本发明可以广泛应用于各 种视频存储领域中。
图1是本发明的硬盘扇区划分示意图；图2是本发明的嵌入式实时视频文件系统各信息区的关系图；图3是本发明的数据块结构示意图；图4是本发明的视频数据存储流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明的嵌入式实时视频文件存储方法是根据视频文件存储的 特点，对硬盘扇区进行重新划分和定义，将视频数据以数据块的形式存储到磁盘中。其具体 步骤如下1)如图1所示，根据视频按时间顺序进行存储的特点，将硬盘扇区划分成磁盘信 息区、保留信息区、文件信息区、索引信息区和数据区五个区域；其中，磁盘信息区的位置固定，用于保存当前磁盘信息和本文件系统基本信息，记 录每个区域的具体位置和大小、使用情况以及最后数据块位置等；保留信息区用于保存其它系统信息，如操作日志信息、系统设置信息等，此区域大 小可以根据使用需要进行自由设定；文件信息区用于保存视频文件的文件信息，如视频录像开始和结束时间，第一个 数据块和最后一个数据块的位置，索引信息的位置和其他文件信息；其中，文件信息区分两 个部分，分别为文件信息分区一和文件信息分区二，文件信息分区一用于描述覆盖前的文 件信息，文件信息分区二用于描述覆盖后的文件信息；索引信息区用于保存视频文件所使用数据块的索引信息；其中，索引信息区也分 为两部分，即索引信息分区一和索引信息分区二，同样索引信息分区一用于描述覆盖前的 索引信息；索引信息分区二用于描述覆盖后的索引信息；各个分区根据最大文件数按视频录像路数顺序分配存储空间；数据区是指整个磁盘空间除了用于以上各区域开销外的所有空间，将数据区划分 为若干个数据块，数据块的大小也可以根据使用需要进行自由设置；2)如图2所示，通过磁盘信息可以定位文件信息、索引信息、保留信息及数据区， 然后通过文件信息定位索引信息；3)索引信息区中的视频文件索引信息由索引信息分区一、索引信息分区二更新处 理后，得到视频文件的索引信息；4)文件信息区中的视频文件信息由文件信息分区一、文件信息分区二找到其在索 引信息区中相应的索引信息，并通过该索引信息找到相应的数据块，进行数据存储，完成将 视频数据以数据块的形式存储到磁盘中。上述各步骤中，数据块是通过文件信息和索引信息进行管理。如图3所示，上述步骤1)中，数据区划分为若干个数据块，每个数据块均包括文 件ID、时间戳、前后数据块的地址偏移及具体的数据信息，每个数据块的头部保留几个字节 用于保存本数据块的时间戳和相关数据块的地址偏移。数据块是指录像数据保存的最小 单元，本发明采用数据块的最佳大小为3 51 之间。本发明采用的数据区划分，相当 于把把硬盘模拟成传统的模拟录像带，录像文件长度可从几秒钟到几十小时，数据可从几K 到几十T。 如图4所示，上述步骤4)中，视频数据以数据块的形式存储到磁盘时，视频数据的 存储包括以下步骤①数据块根据磁盘信息区中的视频文件信息创建文件信息和索引信息，通过索引 信息为每个数据块建立索引，通过索引可以快速定位每个录像文件或某个时间对应的数据 块，通过每个数据块的链表又可以快速定位相关联前后数据块的位置；创建文件信息时，本文件系统自动分配一个唯一的文件号，并通过文件号进行计算得到文件信息和索引信息对应的磁盘地址；由于同一个视频源所产生的视频数据是严格按照时间顺序录像的，所以同一个视 频源对应的文件信息、索引信息和数据块在机制上就保证了严格按照时间顺序来排序；②创建文件信息和索引信息后，经判断模块判断是否要关闭当前视频文件，若关 闭，则文件信息和索引信息存盘，数据存储完成；若继续录像，则进行下一步；③继续录像时，当缓存数据达到一个数据块大小时，将所有建立完索引后的数据 块打包，并保存当前可以使用的数据块；④数据块存盘后更新对应的文件信息和索引信息，并返回步骤②循环操作，完成 视频数据存储。本发明在使用时，文件系统在使用前需要获取磁盘的容量和可以使用扇区的大 小，以此定义一个最大文件数。实际操作时，由于文件信息和索引信息需要占用一定的磁盘 空间，并且与最大文件数密切相关，在实际使用时定义一个最小文件的空间大小，并通过磁 盘容量可得到一个固定的最大文件数，这样文件信息和索引信息所占用的磁盘空间在整个 磁盘中只占很小的比例。综上所述，由于存在多路视频和音频数据，数据的产生和存储位置是随机的，所以 必须通过索引和链表来把这些随机的数据块组织成一个个独立的录像文件。数据的读取可 以通过两种模式进行数据的读取，一种是直接通过文件号来读取文件，另一种是通过输入 时间检索定位指定的录像资料。这两种方式最终都是定位到指定的数据块实现数据的读 取，只要定位了第一个数据块，就可以根据数据块存储的数据块信息来实现前、后数据块的 读取，还可以通过数据块的时间戳来实现高效的快进快退等操作。并且，由于数据块是顺序 排列，每个数据块的读写几率几乎一致，实现了均衡读写，不会因为频繁地读、写某一个硬 盘扇区导致坏道或缩短硬盘使用寿命，这样也提高了系统和数据的可靠性，延长了硬盘的 使用寿命，硬盘录满后，采用数据块覆盖技术，不存在硬盘碎片，也能最大限度保留磁盘的 录像资料。硬盘任何地方的错误，不会影响前面或后面的录像。在突然断电的情况下，也能 保存断电前瞬间的图像，同时，由于原始录像资料盘数据与PC不兼容，无法在PC上直接修 改和查看，从而保证了原始资料的保密性和安全性。下面通过一个具体实施例对本发明的嵌入式实时视频文件存储方法作进一步的 介绍。实施例在对硬盘扇区进行划分之后，数据块大小定为64KB，对应为51 (码率1 秒钟的视频数据。当视频数据缓存到一个数据块的大小(64KB)时就可以进行一次存盘，并 更新相应的文件信息和索引信息。即视频数据以规定的数据块大小保存为一个个的视频文 件，并严格按照时间顺序存储到硬盘。如果突然紧急断电等突发事故时，实际丢失的视频数 据最多是一个数据块(64KB)的录像长度。如果由于突然断电导致文件信息和索引信息没 有及时存储，可以在启动的时候通过扫描没有形成文件的数据块来进行恢复。即使在最坏 的情况下，硬盘的磁盘信息、文件信息及索引信息等都丢失了，则可以通过扫描所有的数据 块来重建整个文件系统，这样极大提高了数据的安全性。上述各实施例仅用于说明本发明，各步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方 案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤和配比进行的改进和等同变换，均不应排除在 本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种嵌入式实时视频文件存储方法，其步骤如下(1)根据视频按时间顺序进行存储的特点，将硬盘扇区划分成磁盘信息区、保留信息 区、文件信息区、索引信息区和数据区五个区域；(2)通过磁盘信息定位文件信息、索引信息、保留信息及数据区，然后通过文件信息定 位索引信息；(3)索引信息区中的视频文件索引信息由索引信息区中的分区一、分区二更新处理后， 得到视频文件的索引信息；(4)文件信息区中的视频文件信息由文件信息区中的分区一、分区二找到其在索引信 息区中相应的索引信息，并通过该索引信息找到相应的数据块，进行数据存储，完成将视频 数据以数据块的形式存储到磁盘中。
2.如权利要求1所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于所述步骤(1) 中，所述磁盘信息区的位置固定，用于保存当前磁盘信息和本文件系统基本信息，记录每个 区域的具体位置和大小、使用情况以及最后数据块位置；所述保留信息区用于保存其它系 统信息；所述文件信息区用于保存视频文件的文件信息，文件信息区分为文件信息分区一 和文件信息分区二两部分，文件信息分区一用于描述覆盖前的文件信息，文件信息分区二 用于描述覆盖后的文件信息；所述索引信息区用于保存视频文件所使用数据块的索引信 息，索引信息区分为索引信息分区一和索引信息分区二，索引信息分区一用于描述覆盖前 的索引信息，索引信息分区二用于描述覆盖后的索引信息；所述数据区是指整个磁盘空间 除了用于以上各区域开销外的所有空间，将数据区划分为若干个数据块，数据块的大小根 据使用需要进行设置。
3.如权利要求2所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于每个所述数 据块均包括文件ID、时间戳、前后数据块的地址偏移及具体的数据信息。
4.如权利要求2所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于所述数据块 大小为32K 511之间。
5.如权利要求3所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于所述数据块 大小为32K 511之间。
6.如权利要求2或3或4或5所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于 所述数据块通过所述文件信息和索引信息进行管理。
7.如权利要求1或2所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于所述步 骤中，所述视频数据以数据块的形式存储到磁盘时，所述视频数据的存储包括以下步 骤①数据块根据磁盘信息区中的视频文件信息创建文件信息和索引信息，通过索引信息 为每个数据块建立索引，通过索引快速定位每个录像文件或某个时间对应的数据块，通过 每个数据块的链表快速定位相关联前后数据块的位置；②创建文件信息和索引信息后，经判断模块判断是否要关闭当前视频文件，若关闭，则 文件信息和索引信息存盘，数据存储完成；若继续录像，则进行下一步；③继续录像时，当缓存数据达到一个数据块大小时，将所有建立完索引后的数据块打 包，并保存当前能使用的数据块；④数据块存盘后更新对应的文件信息和索引信息，并返回步骤②循环操作，完成视频数据存储。
8.如权利要求7所述的一种嵌入式实时视频文件存储方法，其特征在于所述步骤① 中，创建所述文件信息时，本文件系统自动分配一个唯一的文件号，并通过文件号进行计算 得到所述文件信息和索引信息对应的磁盘地址。
全文摘要
本发明涉及一种嵌入式实时视频文件存储方法，其步骤如下(1)根据视频按时间顺序进行存储的特点，将硬盘扇区划分成磁盘信息区、保留信息区、文件信息区、索引信息区和数据区五个区域；(2)通过磁盘信息定位文件信息、索引信息、保留信息及数据区，然后通过文件信息定位索引信息；(3)索引信息区中的视频文件索引信息由索引信息区中的分区一、分区二更新处理后，得到视频文件的索引信息；(4)文件信息区中的视频文件信息由文件信息区中的分区一、分区二找到其在索引信息区中相应的索引信息，并通过该索引信息找到相应的数据块，进行数据存储，完成将视频数据以数据块的形式存储到磁盘中。本发明能提高数据的安全性、延长硬盘使用寿命。本发明可以广泛应用于各种视频存储领域中。
文档编号G11B27/10GK102136290SQ201110100758
公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者付钪, 刘 东, 和青芳, 梁军, 梁爱华, 袁家政, 高润泉 申请人:北京联合大学