一种视频图像处理及传输系统的制作方法

本发明属于图像处理及传输技术领域，具体涉及一种视频图像处理及传输系统。

背景技术：

视频泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、纪录、处理、储存、传送与重现的各种技术。连续的图像变化每秒超过24帧(frame)画面以上时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果，这样连续的画面叫做视频。

但是，摄像头拍摄的视频中往往包含很多无用和干扰的信息，降低了视频的质量，不利于视频中重要事物的识别，比如人物的面容变化或手势动作。并且，视频传输也不够安全可靠。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种视频图像处理及传输系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种视频图像处理及传输系统，包括有摄像头模块、视频图像处理模块和视频图像传输模块，所述摄像头模块与视频图像处理模块通信连接，所述视频图像处理模块与视频图像传输模块通信连接；

所述摄像头模块用于捕获视频数据；

所述视频图像处理模块用于抽取视频中的帧图像，并获得含有大量有用信息量的目标图像，所述视频图像处理模块包括有图像预处理单元和图像分割单元；

所述视频图像传输模块用于实现视频图像的可靠传输，所述视频图像传输模块包括有缓冲区单元、帧结构单元、流量控制单元、确认技术单元和超时处理单元。

优选的，所述图像预处理单元用于对帧图像进行去噪声干扰处理；

所述图像预处理单元包括有中值滤波单元和背景分离单元。

优选的，所述中值滤波单元用于去除帧图像中由外界环境所掺入的大量无用信息，减少其对帧图像的干扰，方便后续的图像处理。

优选的，所述背景分离单元通过图像序列中的当前帧和选取好的背景帧图像进行做差计算，在复杂的背景图像中即可检测出目标物体的运动轨迹。

优选的，所述图像分割单元采用边缘检测的方式，有效地提取出数字图像中像素点发生突变的像素点，这些变化通常包含着整个图像中的最重要的信息，通过截取图像的主要触点位置信息，根据触点边缘的几何中心来计算其相对位置的变化情况。

优选的，所述缓冲区单元用于一次性接收jpg图像数据,将其分解为若干数据帧并按照序号递增的顺序从1依次编号，接收端收到完整的一幅jpg图像数据后再一次性写入图像文件中，从而提高读写数据。

优选的，所述帧结构单元对每帧加上帧头结构,帧头结构定义了序列号、视频压缩格式和时戳；

序列号是数据包发送的顺序标记,检测传输中是否有数据丢失,并用在接收端来重新排序；

视频压缩格式标记用于接收端采用相应的解码流程；

时间戳控制视频回放的时间。

优选的，所述流量控制单元保证网络流量不会突然增大,为其他连接留有余地。

优选的，所述确认技术单元用于更好地控制流量,最大限度地利用网络资源,在可靠数据传递协议中保证数据可靠传递。

优选的，所述超时处理单元用于保证数据可靠性，在接受失败时重新发送数据，直到发送成功为止。

有益效果：

(1)本发明的一种视频图像处理及传输系统，通过视频图像处理模块的设计，可用于抽取视频中的帧图像，去除图像中由外界环境所掺入的大量无用信息，减少其对图像的干扰，从而获得含有大量有用信息量的目标图像，提高了视频的质量，有利于视频中重要事物的识别。

(2)本发明的一种视频图像处理及传输系统，通过视频图像传输模块的设计，实现了视频图像的安全可靠传输，且合理控制网络流量。

附图说明

图1为本发明系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1所示，一种视频图像处理及传输系统，其特征在于：

包括有摄像头模块、视频图像处理模块和视频图像传输模块，所述摄像头模块与视频图像处理模块通信连接，所述视频图像处理模块与视频图像传输模块通信连接；

所述摄像头模块用于捕获视频数据；

所述视频图像处理模块用于抽取视频中的帧图像，并获得含有大量有用信息量的目标图像，所述视频图像处理模块包括有图像预处理单元和图像分割单元；

所述视频图像传输模块用于实现视频图像的可靠传输，所述视频图像传输模块包括有缓冲区单元、帧结构单元、流量控制单元、确认技术单元和超时处理单元。

摄像头模块的驱动方式，由于directshow驱动摄像头的灵活性较好，该系统采用directshow来驱动摄像头。

所述图像预处理单元用于对帧图像进行去噪声干扰处理；

所述图像预处理单元包括有中值滤波单元和背景分离单元。

所述中值滤波单元用于去除帧图像中由外界环境所掺入的大量无用信息，减少其对帧图像的干扰，方便后续的图像处理。

所述背景分离单元通过图像序列中的当前帧和选取好的背景帧图像进行做差计算，在复杂的背景图像中即可检测出目标物体的运动轨迹；

背景差分法基本思想是通过图像序列中的当前帧和选取好的背景帧图像进行做差计算，得到的帧差值就是运动目标物体，在复杂的背景图像中即可检测出目标物体的运动轨迹。背景差分的关键技术在于背景的建模质量，背景模型的精准度掌握着整个算法的效果。根据系统的应用环境不同采取的背景建模的方法也不同，主要有中值法、均值法、卡尔曼滤波器模型、单高斯分布模型、多高斯分布模型以及高级背景模型。

所述图像分割单元采用边缘检测的方式，有效地提取出数字图像中像素点发生突变的像素点，这些变化通常包含着整个图像中的最重要的信息，通过截取图像的主要触点位置信息，根据触点边缘的几何中心来计算其相对位置的变化情况。

所述缓冲区单元用于一次性接收jpg图像数据,将其分解为若干数据帧并按照序号递增的顺序从1依次编号，接收端收到完整的一幅jpg图像数据后再一次性写入图像文件中，从而提高读写数据；

由于无线传输带宽和单片机软硬件资源的限制,压缩后的jpg图像(320×240)仍然必须在发送端分割成若干帧,到达接受端时重组。由于发送端存在重发数据帧的可能，接收端有可能收到乱序的数据帧，故发送端和接收端确定一个视频传输缓冲区，大小为65536(可根据要传送的图像大小适当调整)字节。发送端首先把一幅jpg图像数据一次性写入缓冲区,将其分解为若干数据帧,各帧按照序号递增的顺序从1依次编号，使得每一帧的大小不超过2048字节，称为一个数据帧。接收端收到完整的一幅jpg图像数据后再一次性写入图像文件中。帧大小应根据具体的网络来动态确定,从而达到最佳的传输效果。实验证明,这比不开缓冲区仅利用文件指针每次定位来读写数据效果好得多，原因是从内存中读写数据要比从硬盘中读写数据快得多。

所述帧结构单元对每帧加上帧头结构,帧头结构定义了序列号、视频压缩格式和时戳；

序列号是数据包发送的顺序标记,检测传输中是否有数据丢失,并用在接收端来重新排序；

视频压缩格式标记用于接收端采用相应的解码流程；

时间戳控制视频回放的时间。

所述流量控制单元保证网络流量不会突然增大,为其他连接留有余地；

借鉴tcp协议流量控制机制:慢启动和线性增长成倍减少过程。在连接建立后的慢启动过程中,先将发送方窗口置为最小值，每当成功传送完窗口中的数据后，就成倍地增大窗口，直到某个阈值。这就保证了网络流量不会突然增大，为其他连接留有余地。当发送窗口到达阈值后，每成功发送一次数据将只是线性地增大窗口。而如果发生丢包，窗口的阈值会减小一半，并且重新由最小值开始慢启动过程。

所述确认技术单元用于更好地控制流量，最大限度地利用网络资源，在可靠数据传递协议中保证数据可靠传递；

在可靠数据传递协议中保证数据可靠传递的基本就是要使用确认技术。为了更好地控制流量，达到最大限度地利用网络资源的目的，可采用捎带确认、累计确认和超时确认以及扩展确认这几种方式结合来实现确认。其中前3种确认方式和tcp中的用法一致，在接收方收到失序数据包时，为了最大限度地减少重传，并不是简单将其丢弃，而是将其存储在本地的失序缓冲队列中，并设置失序包计数器，接收方在计数器超过阈值或者确认定时器超时后向发送方发送扩展确认数据包，该数据包中携带本端已经收到的最大按序包序号和收到的所有失序包的序号信息，发送端收到由接收端传来的扩展确认数据包后,将根据最大确认序号和对端收到的失序包的序号计算出应该重传的数据包序号，并从重传队列中取出相应的数据包进行快速重传。例如,发送端发送了第1,2,3,4,5,6,7帧，接收端只接收了1,2,5,7帧。此时，接收端并不是简单地抛弃5，7帧，而是将5，7帧放在接收端缓冲区，同时发送一确认帧，其中data域包含有接收端已接收到的当前图像所有的数据帧失序序号。

所述超时处理单元用于保证数据可靠性，在接受失败时重新发送数据，直到发送成功为止；

处理超时和重传的方法之一就是发送一个请求后等待n秒，如果没有收到应答，则重传并再等待另外n秒。这是一种线性重传的定时器，并且在重传一定次数后就放弃重传。

本发明的一种视频图像处理及传输系统，通过视频图像处理模块的设计，可用于抽取视频中的帧图像，去除图像中由外界环境所掺入的大量无用信息，减少其对图像的干扰，从而获得含有大量有用信息量的目标图像，提高了视频的质量，有利于视频中重要事物的识别。

本发明的一种视频图像处理及传输系统，通过视频图像传输模块的设计，实现了视频图像的安全可靠传输，且合理控制网络流量。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围内。