專利名稱：煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)，屬于礦用機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化及安全措施技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤礦井下運(yùn)輸經(jīng)常出現(xiàn)上坡、下坡和拐彎的情況。無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)主要用于工作面順槽和采掘大巷，以循環(huán)鋼絲繩牽引礦車、平板車等運(yùn)輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)材料及大型設(shè)備等的長(zhǎng)距離上坡、下坡和拐彎運(yùn)輸，代替原來(lái)多部絞車的工作。但是這種系統(tǒng)運(yùn)輸距離長(zhǎng)，最大可到數(shù)千米，且經(jīng)常出現(xiàn)上坡、下坡和拐彎，絞車司機(jī)對(duì)巷道運(yùn)行的車輛狀態(tài)及巷道中是否有行人等情況不能了解，對(duì)安全造成威脅。在十多年前的傳統(tǒng)技術(shù)條件下，這是一個(gè)無(wú)法解決的技術(shù)難題。后來(lái)隨著有線攝像技術(shù)的大發(fā)展，成本降低、普及化、以及光纖通信技術(shù)的發(fā)展，有線電視監(jiān)視技術(shù)在煤礦行業(yè)中開(kāi)始應(yīng)用。毫無(wú)疑問(wèn)，有線電視監(jiān)視技術(shù)在煤礦巷道中的應(yīng)用，使得絞車司機(jī)在絞車房可以遠(yuǎn)距離觀察巷道運(yùn)行的車輛狀態(tài)及巷道中是否有行人等情況，對(duì)安全生產(chǎn)起了很大的作用。但由于攝像機(jī)是分點(diǎn)布置的，因此監(jiān)視畫(huà)面必然不完善，常會(huì)存在死角度。同時(shí)，當(dāng)巷道很長(zhǎng)時(shí)，必須安裝大量的攝像機(jī)，在電視屏幕上也就必須同時(shí)有許多畫(huà)面(一個(gè)攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)畫(huà)面)，這使得制作比較困難，而且當(dāng)電視屏幕上超過(guò)五、六個(gè)畫(huà)面時(shí)，即使可以實(shí)現(xiàn)，看起來(lái)也不清楚。而絕大多數(shù)無(wú)極繩絞車及巷道系統(tǒng)的巷道長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米，在這種情況下，繼續(xù)采用有線電視監(jiān)視技術(shù)已難于實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)視要求。采用無(wú)線信號(hào)傳輸方式，可以解決攝像儀的線路拖動(dòng)問(wèn)題，可極大地減少巷道內(nèi)的布線，有效降低了因線路故障而導(dǎo)致的視頻信號(hào)中斷現(xiàn)象的發(fā)生概率。隨著礦車的移動(dòng)，安裝在礦車上的攝像儀可以將拍攝到的視頻實(shí)時(shí)、連續(xù)地傳送到絞車房的監(jiān)視器上，因此比傳統(tǒng)有線電視監(jiān)視的分段現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面更加全面和完整。但是，無(wú)線移動(dòng)視頻裝置也存在需要解決的問(wèn)題，視頻圖像的傳輸和存儲(chǔ)問(wèn)題就是其中的一個(gè)重要問(wèn)題。由于視頻圖像數(shù)據(jù)一般都比較大，其傳輸和存儲(chǔ)的問(wèn)題通常都比較具有挑戰(zhàn)性，而煤礦巷道內(nèi)的無(wú)線移動(dòng)視頻系統(tǒng)依靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，存在一定的帶寬限制。就目前技術(shù)條件下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相比有線網(wǎng)絡(luò)仍然比較有限，因此必須要采用一些增強(qiáng)的技術(shù)途徑來(lái)解決移動(dòng)視頻圖像的傳輸問(wèn)題。如果不能有效解決視頻圖像的高效無(wú)線傳輸，煤礦巷道無(wú)線移動(dòng)視頻系統(tǒng)就無(wú)法替代原有的有線攝像系統(tǒng)，也就無(wú)法從視頻監(jiān)控方面改進(jìn)煤礦無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性。此外，未經(jīng)處理的原始視頻圖像由于數(shù)據(jù)量龐大，存儲(chǔ)效率很低，也不便于大量存儲(chǔ)備查。可見(jiàn)，視頻圖像的傳輸和存儲(chǔ)是一個(gè)必須要解決的大問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)是要提供一種煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)，能在保證必需的圖像質(zhì)量的條件下有效地壓縮視頻圖像的數(shù)據(jù)量，解決視頻圖像的傳輸和存儲(chǔ)問(wèn)題，使煤礦巷道無(wú)線移動(dòng)視頻系統(tǒng)在煤礦巷道內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的條件下也能高效、高質(zhì)量地傳輸視頻圖像，將煤礦巷道內(nèi)目標(biāo)位置及其附件的情況高速、完整、可靠地傳送給絞車司機(jī)和其他安全監(jiān)控人員，保證煤礦的安全生產(chǎn)。[0005]本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)，其特征在于由視頻圖像采集器模塊、數(shù)字信號(hào)處理器模塊和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊組成，所述的視頻圖像采集器模塊的輸入端與視頻源的視頻圖像信號(hào)輸出端連接，將視頻源的模擬視頻圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)；所述的數(shù)字信號(hào)處理器模塊的輸入端與視頻圖像采集器模塊的輸出端連接，從視頻圖像采集器模塊獲得所述的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)換為壓縮的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)；所述的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊的輸入端與所述的數(shù)字信號(hào)處理器模塊的輸出端連接，藉以從數(shù)字信號(hào)處理器模塊獲得壓縮的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)并且將其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送給無(wú)線客戶端接入點(diǎn)。本實(shí)用新型所公開(kāi)的煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)，使用視頻圖像采集器模塊將視頻源輸出的模擬視頻圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為便于處理的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)，再通過(guò)功能強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和高效的壓縮算法，將數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)壓縮為必需視頻質(zhì)量的條件下的最少數(shù)據(jù)量，最后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊將壓縮后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最終以高效、高質(zhì)量地將視頻圖像發(fā)送到視頻圖像接收端，使礦巷內(nèi)的目標(biāo)位置高速、完整、可靠地傳送給絞車司機(jī)和其它安全監(jiān)控人員，確保煤礦的安全生產(chǎn)。

圖I為本實(shí)用新型的具體實(shí)施示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本實(shí)用新型方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實(shí)用新型的技術(shù)方案范疇。參見(jiàn)圖1，這是本實(shí)用新型的具體實(shí)施示意圖。圖中視頻源4將目標(biāo)對(duì)象的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為視頻圖像模擬式電信號(hào)，視頻圖像采集器模塊I中的專用圖像采集器及外圍電路將視頻圖像模擬式電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)，并將其傳送到數(shù)字信號(hào)處理器模塊2。數(shù)字信號(hào)處理器中運(yùn)行著視頻圖像壓縮軟件可以對(duì)數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，并將壓縮后的視頻圖像數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊3。網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊3的功能是將壓縮后的視頻圖像數(shù)據(jù)分包、封裝轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送。無(wú)線客戶端接入點(diǎn)5的功能是將接收到的壓縮后的視頻圖像數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到連接在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的各視頻數(shù)據(jù)接收端。各視頻數(shù)據(jù)接收端將壓縮的視頻圖像數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中提取出來(lái)，根據(jù)實(shí)際需要確定是否對(duì)所提取出來(lái)的壓縮視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)將壓縮的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓還原，并最終顯示到監(jiān)視器供監(jiān)控人員查看。本實(shí)用新型的視頻圖像壓縮算法采用了以離散余弦變換為核心的視頻圖像數(shù)據(jù)處理方法。假設(shè)從視頻圖像采集模塊獲得的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)為一個(gè)640*480點(diǎn)陣圖像，那么可以被劃分成80行60列的基本圖像塊。而對(duì)每個(gè)基本圖像塊，再劃分為N*N個(gè)像素(即更小的N*N個(gè)小方塊)，一般取N=8，N大于8時(shí)效率增加不多而復(fù)雜性大為增加。如果圖像只包含灰度，那么每個(gè)像素可以用一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)字表示256級(jí)灰度，因此，可以將每個(gè)圖像塊表示成一個(gè)8行8列的二維數(shù)組，這個(gè)數(shù)組中每個(gè)元素的取值范圍為O 255的8位二進(jìn)制數(shù)的整數(shù)表示像素的灰度；如果圖像是彩色的，那么每個(gè)像素都可以用24位、即3個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的組合來(lái)表示三種原色的色彩值，因此可以用3個(gè)8行8列的數(shù)組來(lái)表示這個(gè)8*8的圖像塊。圖像由像素組成。彩色像素在計(jì)算機(jī)中使用紅綠藍(lán)(RGB)三種原色的彩色值來(lái)表達(dá)像素的色彩，每個(gè)像素都有其特定x、y坐標(biāo)，因此，對(duì)一個(gè)8*8的彩色像素塊需要對(duì)每種原色使用8*8的矩陣。在灰度圖像中像素使用灰度值來(lái)表達(dá)，每個(gè)像素也都有它特定的x、y坐標(biāo)，因此，一個(gè)8*8的灰度像素塊可使用一個(gè)8*8的灰色矩陣表達(dá)。為了在視頻圖像壓縮算法中壓縮灰度圖像，每個(gè)像素被翻譯為灰度值；為了壓縮彩色圖像，這項(xiàng)工作必須進(jìn)行三遍，因?yàn)閴嚎s算法分別得處理紅綠藍(lán)三種原色各自的矩陣。而一個(gè)8x8矩陣的64個(gè)值，每個(gè)值都有各自的x，y坐標(biāo)，這樣我們就有了一個(gè)像素的三維表示法，稱作空間表達(dá)式或空間域。通過(guò)離散余弦變換，空間域的表達(dá)式就可以轉(zhuǎn)化為頻譜或頻率域表達(dá)式。由于圖像的頻率域表達(dá)通常都集中在低頻部分，一些較小的高頻分量可以被忽略掉而不會(huì)被人眼所察覺(jué)，這樣就可以減少整體的數(shù)據(jù)量，從而到達(dá)了數(shù)據(jù)壓縮的目的。本實(shí)用新型所公開(kāi)的應(yīng)用于煤礦巷道無(wú)線移動(dòng)視頻系統(tǒng)的視頻圖像壓縮系統(tǒng)對(duì) 視頻圖像進(jìn)行了高效的壓縮處理，使煤礦巷道無(wú)線移動(dòng)視頻系統(tǒng)所依賴的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能輕松傳輸煤礦巷道內(nèi)目標(biāo)位置的視頻圖像，最終使煤礦巷道無(wú)線移動(dòng)視頻系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)的有線攝像監(jiān)視系統(tǒng)的改進(jìn)得真正實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)，其特征在于由視頻圖像采集器模塊(I)、數(shù)字信號(hào)處理器模塊(2)和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊(3)組成，所述的視頻圖像采集器模塊(I)的輸入端與視頻源(4)的視頻圖像信號(hào)輸出端連接，將視頻源(4)的模擬視頻圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)；所述的數(shù)字信號(hào)處理器模塊(2)的輸入端與視頻圖像采集器模塊(I)的輸出端連接，從視頻圖像采集器模塊(I)獲得所述的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)換為壓縮的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)；所述的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊(3)的輸入端與所述的數(shù)字信號(hào)處理器模塊(2)的輸出端連接，藉以從數(shù)字信號(hào)處理器模塊(2)獲得壓縮的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)并且將其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送給無(wú)線客戶端接入點(diǎn)(5)。
專利摘要一種煤礦巷道用的視頻圖像壓縮系統(tǒng)，屬于礦用機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化及安全措施技術(shù)領(lǐng)域。特點(diǎn)由視頻圖像采集器模塊、數(shù)字信號(hào)處理器模塊和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊組成，所述的視頻圖像采集器模塊的輸入端與視頻源的視頻圖像信號(hào)輸出端連接；所述的數(shù)字信號(hào)處理器模塊的輸入端與視頻圖像采集器模塊的輸出端連接；所述的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊的輸入端與所述的數(shù)字信號(hào)處理器模塊的輸出端連接，藉以從數(shù)字信號(hào)處理器模塊獲得壓縮的數(shù)字化視頻圖像數(shù)據(jù)并且將其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送給無(wú)線客戶端接入點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)使礦巷內(nèi)的目標(biāo)位置高速、完整、可靠地傳送給絞車司機(jī)和其它安全監(jiān)控人員，確保煤礦的安全生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK202374397SQ201120495130
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
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