【摘 要】
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矿业井下安全生产一直受到国家矿业监管部门的高度重视,并采取多项措施来保障生产安全。其中,采用信息技术预测、防范是一个重要的手段。影像作为监控技术的一种,无论是正常生产还是发生事故,及时将影像数据可靠传输至指挥中心,对于生产作业和抢救救援都具有重要意义。针对上述问题,本文主要做了以下四点工作:矿井作业环境复杂且干扰源较多,如何保障影像数据的可靠传输是本文的第一个研究内容。为了解决这个问题,本文对光纤
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矿业井下安全生产一直受到国家矿业监管部门的高度重视,并采取多项措施来保障生产安全。其中,采用信息技术预测、防范是一个重要的手段。影像作为监控技术的一种,无论是正常生产还是发生事故,及时将影像数据可靠传输至指挥中心,对于生产作业和抢救救援都具有重要意义。针对上述问题,本文主要做了以下四点工作:矿井作业环境复杂且干扰源较多,如何保障影像数据的可靠传输是本文的第一个研究内容。为了解决这个问题,本文对光纤通信技术进行了理论和实际使用的研究,最终采用光电转换器方案来实现系统的光纤传输,用来保障传输通道的稳定和安全。影像数据尤其是高清影像数据的数据量对存储空间和传输通道都是一种负担,在影像数据传送前对数据进行压缩编码可减小传输和存储压力。本文首先对静态图像压缩编码算法进行研究并提出了一种基于离散余弦变换的自适应扫描压缩算法,实验证明,该算法在0.5单位像素深度情况下峰值信噪比和结构相似性分别比JPEG算法提高了7.4%和1%。然后对视频编码技术进行研究并确定视频编码方案和总体硬件设计方案。采用Zynq UltraScale+MPSoC EV平台作为系统主控芯片并完成系统设计。其中,视频的采集通过PL端完成;视频的压缩编码通过PL端内置的VCU编码器完成,在视频输入端通过ADV7611芯片实现将输入的TMDS差分信号转换为24位RGB信号,减少了PL端资源的使用。在PS端的通过Gstreamer框架对视频采集、编码和码流的传输进行设计。通过应用程序的设计实现最终的监控系统,在应用程序设计中,通过中断方式将数据送入VCU提高了视频读取速度。本文在ALINX开发板上进行系统功能测试,系统测试的功能包括资源占用分析、时序约束分析、系统功耗分析、基本采集到传输功能、压缩倍数、误码率、编码延迟时间。测试结果证明,本文设计的系统可应用于实际监控场景。
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