铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法_2

文档序号:9508792阅读:来源:国知局
能 够在不受传送延迟影响的情况下适当地改变参数,由此提高图像识别率;(4)该设备是通 过将卫星通信网络模式与传统通信模式融合在一起,只需要一套视频图像采集系统和多信 道分发系统设备,就能将两种通信链路捆绑传输音视频信号,使得应急指挥通信宽带成本 降低,并且使得使用范围提升。
【附图说明】
[0056] 图1示出了本发明的一种铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输系统 的框图。
[0057] 图2示出了本发明的一种铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法 流程图。
【具体实施方式】
[0058] 图1是示出了本发明的一种铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输系 统。该系统包括:安装在无人机内的监控装置1和安装在地面中心站的视频传输装置2。
[0059] 其中,监控装置1包括:安装在无人机上的中央处理模块11、卫星导航模块13、高 清高倍变焦运动摄像机12、机端图像处理模块14、视频图像无线发射模块15和巡查线路规 划模块16。
[0060] 其中,所述巡查线路规划模块16用于智能规划无人机巡查的线路,包括:一元非 线性回归预测单元、线路图连通单元和线路构建及存储单元;所述一元非线性回归预测单 元对铁道线路节点分布进行预测,生成若干条节点线路,每条重点节点线路覆盖若干节点; 所述线路图连通单元利用节点分布的临界情况,使若干条节点线路连通形成线路连通图; 巡查线路构建及存储单元,用于构建巡查线路最终结构并存储,所述中央处理模块从该单 元读取并执行巡查线路。所述节点可包括车站,变电站,道口,线路交叉点等。
[0061] 所述一元非线性回归预测单元将三维空间模型简化到二维空间模型,采用一元非 线性回归预测方法,对铁道线路重要节点分布进行预测;预测方式采用置信区间方式,根据 历史重要节点数据(响应变量)对新输入数据(解释变量)进行预测及判定。
[0062] 其中所述临界情况包括:交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、重要节 点转向情况、重要节点分支情况。
[0063] 所述巡查线路构建及存储单元建立节点矩阵,其中行列坐标表示节点号,矩阵数 据为节点地理位置信息;根据预测结果将节点分为两种类型:重要节点与非重要节点,对 于重要节点,构建重要节点邻接表;对于非重要节点,进行矩阵结构存储,矩阵行坐标表示 所属线路,列坐标表示节点号。
[0064] 所述中央处理模块11还嵌入有以太网交换芯片(LANswitch),所述以太网交换芯 片(LANswitch)与中央处理模块ll(ARM)通过局域网(LAN)连接,
[0065] 所述机端图像处理模块14以百兆以太网口与所述中央处理模块连接,通过所述 中央处理模块的以太网交换芯片(LANswitch)所扩展的以太网交换式总线接收高清运动 相机传回的图片,进行图像的分析解算,并与光流传感器、超声波传感器、惯性测量单元数 据进行融合,进行视觉导航、障碍规避、图像目标识别跟踪。
[0066] 数据接收单元接收分组数据,并从所述分组数据中提取图像编码流。图像编码流 是被称为基本(elementary)流的编码图像数据。例如,一些基本流符合诸如MPEG-2 (MPEG : 运动图象专家组)和HEVC (高效率视频编码)的H. 264的编码标准,具有至少由序列层级 和图片层级构成的双层结构,每一层级包括报头部分和数据部分。报头部分含有各种用于 编码的各种参数。通过典型的解码器利用所述参数作为解码参数对数据部分进行解码。参 数改变单元改变图像编码流中的参数并将含有改变后的参数的图像编码流提供给解码器。 解码器利用图像编码流中的改变后的参数作为解码参数对图像编码流的数据部分解码,从 而生成解码图像。图像识别单元检测、辨识、跟踪解码图像中的对象等。
[0067] 图像识别单元在图像识别过程中计算指示图像识别准确度的指标,参数改变单元 基于在图像识别过程中计算出的指示图像识别准确度的指标改变由数据接收单元接收的 参数。
[0068] 后面将具体描述参数改变单元进行的参数改变方法。将通过图像编码流中含有的 报头中的参数从由编码器单元生成并添加的值改变为另一值。假定解码图像是供人查看 的,对编码器单元生成并添加的参数进行优化以抑制图像劣化。所述参数并非总是设定在 用于图像识别单元中的识别的适当值。因而,参数改变单元将通过网络接收的图像编码流 中含有的报头中的参数改变为用于图像识别单元中的识别的适当值。这能够改善图象识别 单元中的图像识别率。能够按照适当的方式快速地改变所述参数而不受的传送延迟的影 响,这与改变编码器生成的参数值的情况不同。
[0069] 此时,图象识别单元优选地在图像识别过程中计算指示图象识别准确度的指标, 然后将指标提供给参数改变单元,参数改变单元优选地根据指示图像识别准确度的指标改 变所述参数。这是因为能够针对图象识别单元实施的图像识别更加适当地改变参数值。
[0070] 例如,指示图像识别准确度的指标是指示图像识别单元中的图像检测、识别和跟 踪的结果的准确度的指标,是有关识别区域的信息或者图像识别区域信息。能够根据指示 每一过程中的相似度的阈值或者根据所通过的鉴别器(discriminator)级数确定识别和 检测结果的准确度。能够利用如下用于识别和检测的算法和应用通过各种方法确定识别和 检测结果的准确度。
[0071] 解码单元包括解块滤波器,参数改变单元改变作为由数据接收单元接收的参数 的、指示是否针对图像编码数据利用解块滤波器的参数和解块滤波器的滤波器系数中的至 少一个。
[0072] 解码单元包括逆量化单元,所述参数含有用于生成图像编码数据的编码中所包含 的量化参数。参数改变单元改变数据接收单元接收的参数中含有的量化参数,然后将该量 化参数提供给逆量化单元。
[0073] 解码单元包括正交逆变换单元。所述参数含有用于为了生成图像编码数据所执行 的编码中包含的正交变换的正交变换系数。参数改变单元改变由数据接收单元接收的参数 中含有的正交变换系数,然后将所述系数提供给正交逆变换单元。
[0074] 所述中央处理模块11具有图像编码单元,对高清高倍变焦运动摄像机获取的图 像进行编码,然后机端图像处理模块通过数据接收单元接收通过所述图像编码生成的图像 编码流,参数改变单元根据无人机的运行情况改变数据接收单元接收的参数。
[0075] 所述高清高倍变焦运动摄像机12直接由以太网口与中央处理模块11所扩展的以 太网交换式总线进行连接,支持多个视频流的转发,通过以太网交换芯片(LANswitch)将 高清视频数据传给机端图像处理模块(DSP+ARM)进行图像计算。
[0076] 所述视频图像无线发射模块15可兼容多种信号发射模式,包括短距离无线传输, 卫星信号发射模式,3G/4G移动信号发射模式等。
[0077] 所述卫星导航模块13为GPS/北斗接收芯片、磁罗盘、单片机,出CAN总线与中央 处理模块(ARM)连接,支持GPS和北斗导航定位,支持磁航向计对飞行器姿态的解算,并与 惯性测量单元GMU)进行数据融合,最终由中央处理模块11解算飞行器姿态和飞行器位 置。
[0078] 视频传输装置2包括:视频图像接收模块21、多信道分发模块22、中心站点图像处 理模块23和显示终端24。所述视频图像接收模块21,经卫星网络或移动通信网络接收所 述图像发射模块发射14的图像信号;所述的多信道分发模块22由视频压缩编码器,多信道 通信分发设备,通信设备,网关设备组成,所述的通信设备包括有线传输设备,短距离无线 通信设备,移动通信设备,卫星通信设备,所述的中心图像处理系统由解码设备,图像显示 设备组成。
[0079] 多信道分发系统通过对于现有信道的检测,寻找最佳信道,视频压缩编码器对视 频图像采集系统采集到的视频和图像进行压缩编码,减小文件大小,减小信道压力,通过 最佳信道进行视频文件传输,将视频文件就、传输至网络服务器,中心图像处理系统接入 internet公网,对视频文件进行实时解码,并且显示在图像显示设备上。
[0080] 所述多信道分发设备上设置有加密装置,所述的中心站点图像处理系统上设置有 解密设备,采用这种设计以后,通过对于数据的加密,从而保证了数据传输过程中的安全 性,采用硬件加密和硬件解密设备,使得软件破解难度非常大,即使有人截获了相关的文 件,但是由于没有相对应的硬件,也难以进行文件的解密,最大程度的保证了传输文件的安 全性。
[0081] 所述的移动通信设备米用多种网络制式设备,兼容3G和4G网络。米用这种设计 以后,国家3G已经基本稳定,4G高速发展,现阶段,是3G和4G共存的一个阶段,两种制式都 能满足传输音视频文件的需求,因为其覆盖面和覆盖强度的不同,采用兼容3G和4G的方法 是最佳选择,4G的数据传输量比较大,但是覆盖面比较差,适合在具有4G信号的地方进行 高质量视频传输,3G覆盖面比较广,但是数据传输量比较小,适合在没有4G信号的地方进 行视频传输。
[0082] 所述的卫星通信设备包括卫星天线,卫星功放,LN
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