煤矿巷道用的视频图像压缩系统的制作方法
专利名称：煤矿巷道用的视频图像压缩系统的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，属于矿用机电设备自动化及安全措施技术领域。
背景技术：
煤矿井下运输经常出现上坡、下坡和拐弯的情况。无极绳绞车运输系统主要用于工作面顺槽和采掘大巷，以循环钢丝绳牵引矿车、平板车等运输设备，实现材料及大型设备等的长距离上坡、下坡和拐弯运输，代替原来多部绞车的工作。但是这种系统运输距离长，最大可到数千米，且经常出现上坡、下坡和拐弯，绞车司机对巷道运行的车辆状态及巷道中是否有行人等情况不能了解，对安全造成威胁。在十多年前的传统技术条件下，这是一个无法解决的技术难题。后来随着有线摄像技术的大发展，成本降低、普及化、以及光纤通信技术的发展，有线电视监视技术在煤矿行业中开始应用。毫无疑问，有线电视监视技术在煤矿巷道中的应用，使得绞车司机在绞车房可以远距离观察巷道运行的车辆状态及巷道中是否有行人等情况，对安全生产起了很大的作用。但由于摄像机是分点布置的，因此监视画面必然不完善，常会存在死角度。同时，当巷道很长时，必须安装大量的摄像机，在电视屏幕上也就必须同时有许多画面(一个摄像机对应一个画面)，这使得制作比较困难，而且当电视屏幕上超过五、六个画面时，即使可以实现，看起来也不清楚。而绝大多数无极绳绞车及巷道系统的巷道长达数千米，在这种情况下，继续采用有线电视监视技术已难于实现全面监视要求。采用无线信号传输方式，可以解决摄像仪的线路拖动问题，可极大地减少巷道内的布线，有效降低了因线路故障而导致的视频信号中断现象的发生概率。随着矿车的移动，安装在矿车上的摄像仪可以将拍摄到的视频实时、连续地传送到绞车房的监视器上，因此比传统有线电视监视的分段现场画面更加全面和完整。但是，无线移动视频装置也存在需要解决的问题，视频图像的传输和存储问题就是其中的一个重要问题。由于视频图像数据一般都比较大，其传输和存储的问题通常都比较具有挑战性，而煤矿巷道内的无线移动视频系统依靠无线网络传输数据，存在一定的带宽限制。就目前技术条件下，无线网络所能提供的网络带宽相比有线网络仍然比较有限，因此必须要采用一些增强的技术途径来解决移动视频图像的传输问题。如果不能有效解决视频图像的高效无线传输，煤矿巷道无线移动视频系统就无法替代原有的有线摄像系统，也就无法从视频监控方面改进煤矿无极绳绞车运输系统的安全性。此外，未经处理的原始视频图像由于数据量庞大，存储效率很低，也不便于大量存储备查。可见，视频图像的传输和存储是一个必须要解决的大问题。
发明内容本实用新型的任务是要提供一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，能在保证必需的图像质量的条件下有效地压缩视频图像的数据量，解决视频图像的传输和存储问题，使煤矿巷道无线移动视频系统在煤矿巷道内无线网络带宽有限的条件下也能高效、高质量地传输视频图像，将煤矿巷道内目标位置及其附件的情况高速、完整、可靠地传送给绞车司机和其他安全监控人员，保证煤矿的安全生产。[0005]本实用新型的任务是这样来完成的，一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，其特征在于由视频图像采集器模块、数字信号处理器模块和网络收发器模块组成，所述的视频图像采集器模块的输入端与视频源的视频图像信号输出端连接，将视频源的模拟视频图像信号转换为数字化视频图像数据；所述的数字信号处理器模块的输入端与视频图像采集器模块的输出端连接，从视频图像采集器模块获得所述的数字化视频图像数据并且转换为压缩的数字化视频图像数据；所述的网络收发器模块的输入端与所述的数字信号处理器模块的输出端连接，藉以从数字信号处理器模块获得压缩的数字化视频图像数据并且将其转换为网络数据包经无线网络连接发送给无线客户端接入点。本实用新型所公开的煤矿巷道用的视频图像压缩系统，使用视频图像采集器模块将视频源输出的模拟视频图像信号转化为便于处理的数字化视频图像数据，再通过功能强大的数字信号处理器(DSP)和高效的压缩算法，将数字化视频图像数据压缩为必需视频质量的条件下的最少数据量，最后经网络收发器模块将压缩后的数据转化为网络数据包并通过无线网络最终以高效、高质量地将视频图像发送到视频图像接收端，使矿巷内的目标位置高速、完整、可靠地传送给绞车司机和其它安全监控人员，确保煤矿的安全生产。
图I为本实用新型的具体实施示意图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。参见图1，这是本实用新型的具体实施示意图。图中视频源4将目标对象的光信号转换成为视频图像模拟式电信号，视频图像采集器模块I中的专用图像采集器及外围电路将视频图像模拟式电信号转换成为数字化视频图像数据，并将其传送到数字信号处理器模块2。数字信号处理器中运行着视频图像压缩软件可以对数字化视频图像数据进行压缩处理，并将压缩后的视频图像数据传送到网络收发器模块3。网络收发器模块3的功能是将压缩后的视频图像数据分包、封装转化为网络数据包并通过无线网络接口发送。无线客户端接入点5的功能是将接收到的压缩后的视频图像数据的网络数据包，经由无线网络发送到连接在无线网络上的各视频数据接收端。各视频数据接收端将压缩的视频图像数据从网络数据包中提取出来，根据实际需要确定是否对所提取出来的压缩视频数据进行存储，同时将压缩的视频图像数据进行解压还原，并最终显示到监视器供监控人员查看。本实用新型的视频图像压缩算法采用了以离散余弦变换为核心的视频图像数据处理方法。假设从视频图像采集模块获得的数字化视频图像数据为一个640*480点阵图像，那么可以被划分成80行60列的基本图像块。而对每个基本图像块，再划分为N*N个像素(即更小的N*N个小方块)，一般取N=8，N大于8时效率增加不多而复杂性大为增加。如果图像只包含灰度，那么每个像素可以用一个8位二进制数字表示256级灰度，因此，可以将每个图像块表示成一个8行8列的二维数组，这个数组中每个元素的取值范围为O 255的8位二进制数的整数表示像素的灰度；如果图像是彩色的，那么每个像素都可以用24位、即3个8位二进制数的组合来表示三种原色的色彩值，因此可以用3个8行8列的数组来表示这个8*8的图像块。图像由像素组成。彩色像素在计算机中使用红绿蓝(RGB)三种原色的彩色值来表达像素的色彩，每个像素都有其特定x、y坐标，因此，对一个8*8的彩色像素块需要对每种原色使用8*8的矩阵。在灰度图像中像素使用灰度值来表达，每个像素也都有它特定的x、y坐标，因此，一个8*8的灰度像素块可使用一个8*8的灰色矩阵表达。为了在视频图像压缩算法中压缩灰度图像，每个像素被翻译为灰度值；为了压缩彩色图像，这项工作必须进行三遍，因为压缩算法分别得处理红绿蓝三种原色各自的矩阵。而一个8x8矩阵的64个值，每个值都有各自的x，y坐标，这样我们就有了一个像素的三维表示法，称作空间表达式或空间域。通过离散余弦变换，空间域的表达式就可以转化为频谱或频率域表达式。由于图像的频率域表达通常都集中在低频部分，一些较小的高频分量可以被忽略掉而不会被人眼所察觉，这样就可以减少整体的数据量，从而到达了数据压缩的目的。本实用新型所公开的应用于煤矿巷道无线移动视频系统的视频图像压缩系统对 视频图像进行了高效的压缩处理，使煤矿巷道无线移动视频系统所依赖的无线网络能轻松传输煤矿巷道内目标位置的视频图像，最终使煤矿巷道无线移动视频系统对传统的有线摄像监视系统的改进得真正实现。
权利要求1.一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，其特征在于由视频图像采集器模块(I)、数字信号处理器模块(2)和网络收发器模块(3)组成，所述的视频图像采集器模块(I)的输入端与视频源(4)的视频图像信号输出端连接，将视频源(4)的模拟视频图像信号转换为数字化视频图像数据；所述的数字信号处理器模块(2)的输入端与视频图像采集器模块(I)的输出端连接，从视频图像采集器模块(I)获得所述的数字化视频图像数据并且转换为压缩的数字化视频图像数据；所述的网络收发器模块(3)的输入端与所述的数字信号处理器模块(2)的输出端连接，藉以从数字信号处理器模块(2)获得压缩的数字化视频图像数据并且将其转换为网络数据包经无线网络连接发送给无线客户端接入点(5)。
专利摘要一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，属于矿用机电设备自动化及安全措施技术领域。特点由视频图像采集器模块、数字信号处理器模块和网络收发器模块组成，所述的视频图像采集器模块的输入端与视频源的视频图像信号输出端连接；所述的数字信号处理器模块的输入端与视频图像采集器模块的输出端连接；所述的网络收发器模块的输入端与所述的数字信号处理器模块的输出端连接，藉以从数字信号处理器模块获得压缩的数字化视频图像数据并且将其转换为网络数据包经无线网络连接发送给无线客户端接入点。优点使矿巷内的目标位置高速、完整、可靠地传送给绞车司机和其它安全监控人员，确保煤矿的安全生产。
文档编号H04N7/18GK202374397SQ201120495130
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者宗建康 申请人:常熟市康达电器有限公司
技术领域：
[0001]本实用新型涉及一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，属于矿用机电设备自动化及安全措施技术领域。
背景技术：
煤矿井下运输经常出现上坡、下坡和拐弯的情况。无极绳绞车运输系统主要用于工作面顺槽和采掘大巷，以循环钢丝绳牵引矿车、平板车等运输设备，实现材料及大型设备等的长距离上坡、下坡和拐弯运输，代替原来多部绞车的工作。但是这种系统运输距离长，最大可到数千米，且经常出现上坡、下坡和拐弯，绞车司机对巷道运行的车辆状态及巷道中是否有行人等情况不能了解，对安全造成威胁。在十多年前的传统技术条件下，这是一个无法解决的技术难题。后来随着有线摄像技术的大发展，成本降低、普及化、以及光纤通信技术的发展，有线电视监视技术在煤矿行业中开始应用。毫无疑问，有线电视监视技术在煤矿巷道中的应用，使得绞车司机在绞车房可以远距离观察巷道运行的车辆状态及巷道中是否有行人等情况，对安全生产起了很大的作用。但由于摄像机是分点布置的，因此监视画面必然不完善，常会存在死角度。同时，当巷道很长时，必须安装大量的摄像机，在电视屏幕上也就必须同时有许多画面(一个摄像机对应一个画面)，这使得制作比较困难，而且当电视屏幕上超过五、六个画面时，即使可以实现，看起来也不清楚。而绝大多数无极绳绞车及巷道系统的巷道长达数千米，在这种情况下，继续采用有线电视监视技术已难于实现全面监视要求。采用无线信号传输方式，可以解决摄像仪的线路拖动问题，可极大地减少巷道内的布线，有效降低了因线路故障而导致的视频信号中断现象的发生概率。随着矿车的移动，安装在矿车上的摄像仪可以将拍摄到的视频实时、连续地传送到绞车房的监视器上，因此比传统有线电视监视的分段现场画面更加全面和完整。但是，无线移动视频装置也存在需要解决的问题，视频图像的传输和存储问题就是其中的一个重要问题。由于视频图像数据一般都比较大，其传输和存储的问题通常都比较具有挑战性，而煤矿巷道内的无线移动视频系统依靠无线网络传输数据，存在一定的带宽限制。就目前技术条件下，无线网络所能提供的网络带宽相比有线网络仍然比较有限，因此必须要采用一些增强的技术途径来解决移动视频图像的传输问题。如果不能有效解决视频图像的高效无线传输，煤矿巷道无线移动视频系统就无法替代原有的有线摄像系统，也就无法从视频监控方面改进煤矿无极绳绞车运输系统的安全性。此外，未经处理的原始视频图像由于数据量庞大，存储效率很低，也不便于大量存储备查。可见，视频图像的传输和存储是一个必须要解决的大问题。
发明内容本实用新型的任务是要提供一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，能在保证必需的图像质量的条件下有效地压缩视频图像的数据量，解决视频图像的传输和存储问题，使煤矿巷道无线移动视频系统在煤矿巷道内无线网络带宽有限的条件下也能高效、高质量地传输视频图像，将煤矿巷道内目标位置及其附件的情况高速、完整、可靠地传送给绞车司机和其他安全监控人员，保证煤矿的安全生产。[0005]本实用新型的任务是这样来完成的，一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，其特征在于由视频图像采集器模块、数字信号处理器模块和网络收发器模块组成，所述的视频图像采集器模块的输入端与视频源的视频图像信号输出端连接，将视频源的模拟视频图像信号转换为数字化视频图像数据；所述的数字信号处理器模块的输入端与视频图像采集器模块的输出端连接，从视频图像采集器模块获得所述的数字化视频图像数据并且转换为压缩的数字化视频图像数据；所述的网络收发器模块的输入端与所述的数字信号处理器模块的输出端连接，藉以从数字信号处理器模块获得压缩的数字化视频图像数据并且将其转换为网络数据包经无线网络连接发送给无线客户端接入点。本实用新型所公开的煤矿巷道用的视频图像压缩系统，使用视频图像采集器模块将视频源输出的模拟视频图像信号转化为便于处理的数字化视频图像数据，再通过功能强大的数字信号处理器(DSP)和高效的压缩算法，将数字化视频图像数据压缩为必需视频质量的条件下的最少数据量，最后经网络收发器模块将压缩后的数据转化为网络数据包并通过无线网络最终以高效、高质量地将视频图像发送到视频图像接收端，使矿巷内的目标位置高速、完整、可靠地传送给绞车司机和其它安全监控人员，确保煤矿的安全生产。
图I为本实用新型的具体实施示意图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。参见图1，这是本实用新型的具体实施示意图。图中视频源4将目标对象的光信号转换成为视频图像模拟式电信号，视频图像采集器模块I中的专用图像采集器及外围电路将视频图像模拟式电信号转换成为数字化视频图像数据，并将其传送到数字信号处理器模块2。数字信号处理器中运行着视频图像压缩软件可以对数字化视频图像数据进行压缩处理，并将压缩后的视频图像数据传送到网络收发器模块3。网络收发器模块3的功能是将压缩后的视频图像数据分包、封装转化为网络数据包并通过无线网络接口发送。无线客户端接入点5的功能是将接收到的压缩后的视频图像数据的网络数据包，经由无线网络发送到连接在无线网络上的各视频数据接收端。各视频数据接收端将压缩的视频图像数据从网络数据包中提取出来，根据实际需要确定是否对所提取出来的压缩视频数据进行存储，同时将压缩的视频图像数据进行解压还原，并最终显示到监视器供监控人员查看。本实用新型的视频图像压缩算法采用了以离散余弦变换为核心的视频图像数据处理方法。假设从视频图像采集模块获得的数字化视频图像数据为一个640*480点阵图像，那么可以被划分成80行60列的基本图像块。而对每个基本图像块，再划分为N*N个像素(即更小的N*N个小方块)，一般取N=8，N大于8时效率增加不多而复杂性大为增加。如果图像只包含灰度，那么每个像素可以用一个8位二进制数字表示256级灰度，因此，可以将每个图像块表示成一个8行8列的二维数组，这个数组中每个元素的取值范围为O 255的8位二进制数的整数表示像素的灰度；如果图像是彩色的，那么每个像素都可以用24位、即3个8位二进制数的组合来表示三种原色的色彩值，因此可以用3个8行8列的数组来表示这个8*8的图像块。图像由像素组成。彩色像素在计算机中使用红绿蓝(RGB)三种原色的彩色值来表达像素的色彩，每个像素都有其特定x、y坐标，因此，对一个8*8的彩色像素块需要对每种原色使用8*8的矩阵。在灰度图像中像素使用灰度值来表达，每个像素也都有它特定的x、y坐标，因此，一个8*8的灰度像素块可使用一个8*8的灰色矩阵表达。为了在视频图像压缩算法中压缩灰度图像，每个像素被翻译为灰度值；为了压缩彩色图像，这项工作必须进行三遍，因为压缩算法分别得处理红绿蓝三种原色各自的矩阵。而一个8x8矩阵的64个值，每个值都有各自的x，y坐标，这样我们就有了一个像素的三维表示法，称作空间表达式或空间域。通过离散余弦变换，空间域的表达式就可以转化为频谱或频率域表达式。由于图像的频率域表达通常都集中在低频部分，一些较小的高频分量可以被忽略掉而不会被人眼所察觉，这样就可以减少整体的数据量，从而到达了数据压缩的目的。本实用新型所公开的应用于煤矿巷道无线移动视频系统的视频图像压缩系统对 视频图像进行了高效的压缩处理，使煤矿巷道无线移动视频系统所依赖的无线网络能轻松传输煤矿巷道内目标位置的视频图像，最终使煤矿巷道无线移动视频系统对传统的有线摄像监视系统的改进得真正实现。
权利要求1.一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，其特征在于由视频图像采集器模块(I)、数字信号处理器模块(2)和网络收发器模块(3)组成，所述的视频图像采集器模块(I)的输入端与视频源(4)的视频图像信号输出端连接，将视频源(4)的模拟视频图像信号转换为数字化视频图像数据；所述的数字信号处理器模块(2)的输入端与视频图像采集器模块(I)的输出端连接，从视频图像采集器模块(I)获得所述的数字化视频图像数据并且转换为压缩的数字化视频图像数据；所述的网络收发器模块(3)的输入端与所述的数字信号处理器模块(2)的输出端连接，藉以从数字信号处理器模块(2)获得压缩的数字化视频图像数据并且将其转换为网络数据包经无线网络连接发送给无线客户端接入点(5)。
专利摘要一种煤矿巷道用的视频图像压缩系统，属于矿用机电设备自动化及安全措施技术领域。特点由视频图像采集器模块、数字信号处理器模块和网络收发器模块组成，所述的视频图像采集器模块的输入端与视频源的视频图像信号输出端连接；所述的数字信号处理器模块的输入端与视频图像采集器模块的输出端连接；所述的网络收发器模块的输入端与所述的数字信号处理器模块的输出端连接，藉以从数字信号处理器模块获得压缩的数字化视频图像数据并且将其转换为网络数据包经无线网络连接发送给无线客户端接入点。优点使矿巷内的目标位置高速、完整、可靠地传送给绞车司机和其它安全监控人员，确保煤矿的安全生产。
文档编号H04N7/18GK202374397SQ201120495130
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者宗建康 申请人:常熟市康达电器有限公司
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