一种矿下智能视频监控数据传输方法及系统与流程

本发明涉及图像通信，具体涉及一种矿下智能视频监控数据传输方法及系统。

背景技术：

1、煤炭等资源矿洞在开采、勘测等过程中的安全监控是矿洞项目中的重要过程。其中视频监控能够起到安全监测、生产调度、远程指挥、保障维护等作用，因此视频监控的质量需要得到保证。而在矿下环境中，地质环境和大气环境都较为复杂且特殊，在监控视频进行通信传输时容易受到温度、湿度、磁场等环境因素产生干扰，进而影响监控终端接收到的监控视频的质量。因此在矿下环境的视频监控数据进行通信传输时，需要对数据进行压缩，避免终端接收到的视频出现失真等情况，保证数据安全性的同时提高监控终端收到的视频质量。

2、在现有技术中，常用霍夫曼二叉树对图像进行压缩，霍夫曼编码能够基于像素点的冗余概率，由大到小、由短到长依次进行编码，图像中信息越丰富，越冗余的像素点，其传输优先级、编码优先级和传输速度越快，在传输过程中也不容易发生信息丢失或者篡改，实现无损编码传输。但是在矿下监控环境中，因为环境影响较为复杂，光线影响较为负责，成像结果灰度值分布混乱，因此直接根据监控图像中的像素值类型构建二叉树会导致较为重要的信息无法进行优先编码，编码结果较长，在传输中一旦收到影响会极大影响监控终端接收到的视频质量。

技术实现思路

1、为了解决传统霍夫曼编码过程中二叉树的构建没有考虑到矿下复杂环境，进而导致视频监控数据压缩质量差，影响数据传输效果的技术问题，本发明的目的在于提供一种矿下智能视频监控数据传输方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提出了一种矿下智能视频监控数据传输方法，所述方法包括：

3、获取待传输矿下监控视频中的帧图像；根据所述帧图像的像素统计直方图获取每个像素值类型下的出现频次，根据所述出现频次将所述像素值类型升序排列，获得像素值类型序列；

4、对所述像素值类型序列中的所述像素值类型依次筛除，每次筛除获得剩余所述像素值类型在所述帧图像中的均匀程度，根据所述均匀程度和已筛除像素值类型信息获得停止条件；若满足停止条件则停止筛除，将剩余的所述像素值类型作为第一像素值类型，将筛除的像素值类型作为第二像素值类型；

5、获取所述帧图像中的光源区域；根据所述帧图像中每个像素点与所述光源区域的相对距离，获得每个像素点的光线环境系数；根据每个第一像素值类型的像素点在传输周期内的帧图像之间像素值的变化特征和光线环境系数，获得每个第一像素值类型的像素点的调节系数；

6、根据所述第一像素值类型和所述第二像素值类型构建二叉树并进行霍夫曼编码，获得压缩结果；对所述第一像素值类型进行霍夫曼编码过程中，根据所述调节系数调整对应像素点的霍夫曼权重；

7、获得所述矿下监控视频中所有所述帧图像的所述压缩结果，获得监控压缩数据；对所述监控压缩数据进行传输。

8、进一步地，所述均匀程度的获取方法包括：

9、获得每个所述像素值类型在所述帧图像中的出现概率；根据筛除后剩余像素值类型的所述出现概率获得剩余像素值类型的信息熵；将每个剩余像素值类型的出现概率均相同情况下的信息熵作为熵极限；以剩余像素值类型的信息熵与所述熵极限的比值作为所述均匀程度。

10、进一步地，所述根据所述均匀程度和已筛除的像素值类型数量获得停止条件包括：

11、将已筛除的像素值类型对应的所述出现概率的累加值作为所述已筛除像素值类型信息；将所述均匀程度与所述已筛除像素值类型信息的差值作为条件指标；若所述条件指标达到最大值，则认定满足所述停止条件。

12、进一步地，所述获取所述帧图像中的光源区域包括：

13、利用暗通道图像去雾算法提取出所述帧图像中最亮的预设比例数量的像素点作为光源像素点，以所述光源像素点构成的区域作为所述光源区域。

14、进一步地，所述光线环境系数的获取方法包括：

15、获取像素点与每个所述光源区域之间的距离，将距离最小值进行负相关映射并归一化，获得对应像素点的所述光线环境系数。

16、进一步地，所述每个第一像素值类型的像素点在传输周期内的帧图像之间像素值的变化特征的获取方法包括：

17、任选一个像素点为目标点，在所述帧图像中根据目标点在对应邻域范围内的像素值范围将所述目标点的像素值进行归一化，获得归一化像素值；获得当前所述帧图像所在传输周期内所有帧图像中所述目标点位置对应的平均归一化像素值；根据所述归一化像素值和所述平均归一化像素值计算所述传输周期内的方差，获得所述目标点的所述变化特征；改变所述目标点，获得每个第一像素值类型的像素点的所述变化特征。

18、进一步地，所述调节系数的获取方法包括：

19、将所述变化特征进行归一化处理，获得归一化变化特征，将所述光线环境系数与所述归一化变化特征相乘，获得所述调节系数。

20、进一步地，所述根据所述调节系数调整对应像素点的霍夫曼权重包括：

21、获取所述第一像素值类型对应像素点的初始霍夫曼权重，将所述初始霍夫曼权重与对应所述调节系数相乘，获得所述第一像素值类型对应像素点调节后的所述霍夫曼权重。

22、进一步地，所述根据所述第一像素值类型和所述第二像素值类型构建二叉树包括：

23、根据所述帧图像中的各个像素值类型构建霍夫曼二叉树；所述霍夫曼二叉树的左子树由所述第一像素值类型的像素点根据对应霍夫曼权重进行排序构建；所述霍夫曼二叉树的右子树由所述第二像素值类型的像素点根据对应霍夫曼权重进行排序构建；所述霍夫曼二叉树的根节点以及根节点对应的两个子节点为空，所述左子树的所有左侧子节点为空，所述右子树的所有右侧子节点为空。

24、本发明还提出了一种矿下智能视频监控数据传输系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任意一项所述一种矿下智能视频监控数据传输方法的步骤。

25、本发明具有如下有益效果：

26、本发明为了使得最终压缩结果中重要信息的编码更短、传输过程中更安全，以像素值类型对应的出现频次信息作为基础数据，通过依次筛除的思想对像素值类型进行分类，使得两种像素值类型代表不同的信息量，因为筛除过程中考虑到了剩余像素值类型的均匀程度，即所获得的第一像素值类型能够包含更多的信息，并且压缩比更大，进而提高后续过程中编码结果的安全性。进一步考虑到矿下的光线环境信息以及像素值在传输周期内不同帧图像之间的变化特征，通过获得的调节系数实现对第一像素值类型对应像素点的霍夫曼权重的调整，即调整过程中考虑到了矿下环境信息以及成像后的像素值变化信息，使得后续构建的二叉树能够对信息丰富的像素值类型信息进行有效压缩，保证信息丰富的像素值类型压缩结果的编码程度足够短，提高了监控压缩数据传输过程中数据的安全性，保证了监控终端接受到的监控数据的质量。

技术特征：

1.一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述均匀程度的获取方法包括：

3.根据权利要求2所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述根据所述均匀程度和已筛除的像素值类型数量获得停止条件包括：

4.根据权利要求1所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述获取所述帧图像中的光源区域包括：

5.根据权利要求1所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述光线环境系数的获取方法包括：

6.根据权利要求1所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述每个第一像素值类型的像素点在传输周期内的帧图像之间像素值的变化特征的获取方法包括：

7.根据权利要求1所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述调节系数的获取方法包括：

8.根据权利要求1所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述根据所述调节系数调整对应像素点的霍夫曼权重包括：

9.根据权利要求1或8所述的一种矿下智能视频监控数据传输方法，其特征在于，所述根据所述第一像素值类型和所述第二像素值类型构建二叉树包括：

10.一种矿下智能视频监控数据传输系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~9任意一项所述一种矿下智能视频监控数据传输方法的步骤。

技术总结
本发明涉及图像通信技术领域，具体涉及一种矿下智能视频监控数据传输方法及系统。该方法根据矿下监控视频的帧图像中像素值类型的出现频次依次筛除像素值类型，通过剩余像素值类型的均匀程度和已筛除像素值类型信息控制筛除过程，完成对像素值类型的分类。进一步分析矿下的环境特征，获得每个第一像素值类型像素点的调节系数，通过调节系数调整霍夫曼权重。利用霍夫曼权重以及像素值类型构建二叉树并进行霍夫曼编码，将获得的监控压缩数据进行传输。本发明通过分析像素点信息的有效程度改变霍夫曼二叉树的构建，保证了压缩结果的效果，提高了矿下监控数据传输过程中的安全性和保真率。

技术研发人员：赵金升,程训龙,宋欣,费满良
受保护的技术使用者：华洋通信科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15