面向礦井複雜環境和機動套用的無線視頻編碼技術研究

《面向礦井複雜環境和機動套用的無線視頻編碼技術研究》是依託中國礦業大學，由程德強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向礦井複雜環境和機動套用的無線視頻編碼技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：程德強
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

礦井應急救援可視化得到國家和行業的重視，但面向巷道套用的無線視頻編碼技術還未有效的解決。本項目借鑑人眼雙目機制對圖像的增強和容錯性能，研究面向礦井複雜環境和機動套用的無線視頻編碼方法。內容包括：礦井狹長巷道環境下，雙目視點的對極線幾何約束及其相關性估計方法；融合時間邊信息和空間邊信息的高精度解碼邊信息重建方法；根據圖像內容相關性自適應修正參數的虛擬依賴信道模型。通過研究，擬構建基於雙目視點的分散式視頻編碼框架，提出基於雙目視點的邊信息重建方法和虛擬依賴信道模型，構建適合礦井巷道特點和物理場的高容錯性無線視頻編碼基礎理論。本項目是安全檢測與監控、計算機視覺和多媒體信息處理與編碼的有機交叉，緊密聯繫國家煤炭工業的規劃需求和技術發展現狀，其令人振奮的研究成果不但可進一步豐富分散式視頻編碼理論，也可為礦井應急保障裝置研製提供依據，因此，具有重要理論意義和實際套用價值。

結題摘要

隨著礦井采深增加，煤礦災害日趨嚴重，對煤礦安全保障水平和應急處置能力提出新的要求。在礦井應急通訊信息可視化和災區偵檢探測可視化中，無線視頻感測網路通過大量能量受限的微型節點，採集、傳輸與處理礦井環境和檢測多媒體信息(如圖像、視頻等)，使地面專家和決策人員實時了解救援現場情況，進行科學決策和指揮。其得到了研究人員的大量關注，但是如何在WVSN中單個節點的存儲、處理能力和能量嚴重受限的情況下，高效地實現多媒體信息的壓縮編碼，成為其研究的一個重要問題。尤其是礦井巷道狹長，重型機電設備頻繁通過，使得編碼節點隨機拋灑部署不現實；並且，礦井巷道存在電磁干擾嚴重，無線信道質量差等固有特點，使得當前的編碼方法在高噪聲、不可靠信道下的套用中面臨了很大挑戰。 本項目研究內容包括：（1）研究了雙目視點相關性及其分散式視頻編碼模型，提出了面向礦井複雜環境的分散式視頻編碼框架模型，提高了圖像信息的編碼容錯性和高丟包噪聲信道下的解碼質量；並提出了一種適合井下分散式視頻編碼的快速幀內模式選擇方法。（2）研究了高預測精度解碼邊信息重建方法，提出了基於可變匹配塊和曲線運動估計的邊信息生成方法，研究結果表明，提出的方法在礦井高噪聲和、運動幅度較大的視頻序列中，與傳統方法相比，明顯改進邊信息生成質量。（3）研究了一種新的基於圖像多特徵的關鍵幀提取方法，通過綜合考慮圖像的全局特徵和局部特徵，構建圖像的相似度變化曲線來選取關鍵幀，研究結果表明，提出的方法能實現快速、低複雜度的反映監控圖像內容動態變化，有效解決了礦井無線分散式視頻編碼中的關鍵幀實時選取問題。 通過項目研究，建立了礦井狹長巷道環境下雙目視點的對極線幾何約束關係和分散式視頻編碼框架模型；構建了基於雙目相關的高精度邊信息生成方法和關鍵幀選取方法；初步形成了適合礦井巷道特點和物理場、具有高容錯性能的分散式編碼基礎體系。研究成果不但進一步豐富和深化了分散式視頻編碼理論，也為礦井應急保障裝置研製提供依據。