LED视频图像传输与处理

摘要

摘要

无线光通信技术具有无电磁干扰、不占用频谱资源、安全系数较高的特点，因此，无线光通信技术在通信领域具有广泛的应用。它可以应用于多种场合，如干线光缆应急抢通、快速机动通信、电磁恶劣地区通信等。早期的无线光通信主要应用于大气光通信（FSO）中。无线光通信通常采用激光作为光源，激光器具有方向性好的特点，光束集中且接收光信号功率大，但带来接收端对准困难的问题，所以往往需要扩束。

LED作为除激光以外的无线光通信光源，如室内短程数据传输的可见光通信（VLC）。

它具有光发射功率大（单个器件达5W以上串并联可达几百瓦）、电-光转换效率高（量子效率可达60%）、调制/驱动电路简单、寿命长可靠性高、光电响应速率快（光调制带宽约5～20MHz）、发散角大对准容易等特点，这些特点也可被开发用于水下无线光传输。本论文的主要研究内容就是将其应用于空间和水下的LED无线视频传输系统中。

本论文主要研究内容包括：（1）探讨可见光通信应用于水下环境时，水下散射吸收对可见光通信的影响。（2）实验测试了周期信号在不同衰减作用下的波形与光照度，通过计算LED光信号传输在水下的可传输距离。设计了基于PPM调制方式的随机信号发射与接收实验，观察信号在吸收与散射水体下的波形，分析PPM调制方式在水下传输的特点。（3）根据光电二极管的工作特性，设计了可见光光发射与接收模块。（4）分析了不同调制方式下信号传输的特点，设计了基于PWM调制的LED 无线视频传输系统。

在实时采集和H.264压缩的视频信号传输中，对大功率LED采用PWM调制方式，最小脉冲间隔1.5us，采用三个最小间隔作为一个码元长度即4.5us。视频信号传输速率约为222Kbit/s。实现了在空间的基于PWM调制方式的LED无线准实时视频传输。采用模拟的水下吸收与散射作用的方式，并使用性能更好的光电倍增管作为光接收进行衰减较大的水下大功率LED光信号传输实验，经实验测试，水下吸收与散射作用下，LED与光电倍增管组成的光无线传输模块可实现10倍衰减距离长度的光传输。

关键字：无线光通信；发光二极管；视频传输；视频压缩；水下光通信

I

万方数据

大容量高速视频图像传输技术研究

第29卷　第1期吉林大学学报（信息科学版）Vol.29　No.12011年1月Journal of Jilin University （Information Science Edition ）Jan.2011文章编号：1671?5896（2011）01?0021?05 大容量高速视频图像传输技术研究 收稿日期：2010?09?08 基金项目：总装备部靶场测试基金资助项目（KYC?XZ?XM?2008?003） 作者简介：刘树昌（1955—　），女，长春人，长春理工大学教授，主要从事信息检测与处理技术研究，（Tel ）86?130******** （E?mail ）lscjlcc@https://www.sodocs.net/doc/2c16911199.html, 。刘树昌a ，刘　鹏b ，王延海a ，李小明a ，张　同a （长春理工大学a.电子信息工程学院； b.光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，长春130022） 摘要：在采用数字相机的测试系统中，为解决图像数据大容量、远距离传输的瓶颈问题，在研究视频图像传输技术的基本原理基础上，提出了高速、远距离传输的具体实现方案。利用光电转换方法及FPGA （Field Pro?grammable Gate Array ）技术，完成了大容量高速视频图像光纤传输系统设计及仿真。仿真结果表明，该技术实现了数字视频长线传输。 关键词：数字视频；长线传输；光纤通信 中图分类号：TN913.7文献标识码：A Research on Large?Capacity High?Speed Video Image Transmission Technology LIU Shu?chang a ，LIU Peng b ，WANG Yan?hai a ，LI Xiao?ming a ，ZHANG Tong a （a.College of Electronic Information and Engineering ； b.Key Laboratory of Technology of Photo?Electronic Measure?Control and Laser Transfers ，Ministry of Education ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022，China ） Abstract ：In order to solve the bottleneck problem of the large?capacity ，long?distance image transmission in the test system using digital cameras.We explain the basic principle of video image transmission technology ，pres? ents the specific implementation schemes for high?speed and long?distance transmission.It uses the method of photo?electric and the technology of FPGA （Field Programmable Gate Array ），completes the optical fiber trans?mission system design for large?capacity and high?speed video image and simulation ，achieves the digital video long?line transmission.Key words ：digital video ；long?line transmission ；optical fiber communication 0　引　言高速数字视频信息流量大、传输困难。传统的模拟视频传输只需要一根同轴电缆进行远距离传输，但处理方法相对落后。因此，寻求解决工程中要求长距离传输高速数字视频信号的方法是十分必要的。随着数字相机的不断发展，数字相机视频输出接口也在不断地发展。目前大多数字相机采用Cam? era Link 视频输出接口，Camera Link 视频输出接口采用的是LVDS （Low Voltage Differential Signaling ）低压差分传输方式，这是一种低摆幅的差分信号技术，传输速度快而且抗噪较好，标准Camera Link 支持的最高数据传输率可达2.38Gbit /s 。数字视频传输速率高、传输通道多的特点使图像数据在传输距离上受到很大限制。标准Camera Link 接口的数字相机和数字采集卡之间使用专门Camera Link 线传输，其传输距离被限制在10m 以内。因此，需要采用新的传输技术解决大容量、高速数字视频远距离传输的 万方数据

视频传输及远程监控方案(22页)

总体介绍 随着经济水平和科学技术的飞快发展，人们对安全防范要求也越来越高。为了对付各种各样的经济刑事犯罪，保护国家和人民群众的生命财产的安全，保证各行各业和国家重点部门的正常运转，采用高科技手段预防和制止犯罪已成为保安领域里的共识。 八十年代末到九十年代中，随着国外各种新型安保观念的引入，各行各业及居民小区纷纷建立起了各自独立的闭路电视监控系统或报警联网系统，特别是在银行、通讯、电力等国家重点部门，联网报警网络已基本形成，对预防和制止犯罪，维护社会稳定起到了巨大作用。 然而，传统的视频监控及报警联网系统受到当时技术发展水平的局限，电视监控系统大多只能在现场进行监视，联网报警网络虽然能进行较远距离的报警信息传输，但存在的传输的报警信息简单，不能传输视频图像，无法及时准确的了解事发现场的状况，报警事件确认困难，系统效率较低，无形中增大了安保人员的工作负担。 而象银行、电力等分布式管理的行业，远距离监控是行业管理的必要手段。传统的远距离监控，图像传输一般采用专门光缆或微波进行传递，容易受到地形和线路的限制，且造价极高，一般用户难以接受，因此，不易推广应用。 那么如何将远程图象监控和报警联网系统有机的结合起来，做到既可进行远距离的监控和图像传输，又具备通常联网报警网络的功能，且造价合理，能够更加有效的预防、打击犯罪，将安全防范技术提高到一个新的水平，已成为当前技防工作发展的一个方向。随着计算机的普及、应用，网络通讯技术及图像压缩处理技术的快速发展，采用最新的计算机、通讯、图象处理技术，通过电话线或其他网络线路传输数码图像，可为实现联网报警及远程图像监控提供高效可行且价格低廉的解决方案。 目前，公共电话网已普及全国，远程监控/视频报警联网传输系统与一般的电话线相连接，即可获得简单实用的远程监控/视频联网报警系统。而对于有网络基础的部门如银行、电力、通讯行业，利用其已建成的网络系统，充分发挥计算机网络的优势，可建成高效可靠的视频联网报警系统，为企业的安全防范、高效管理提供全新高科技的手段。 一、远程监控/视频联网报警系统的一般组成： 视频联网报警系统一般由下面几大部分构成： ?报警信号收集部分 ?图像信号采集部分 ?输出控制系统 ?报警视频图像处理系统 ?信号传输系统 ?报警及图像接收及远距离摇控系统 框图如下：

CCD相机的控制与高速图像数据传输技术.

分类号 UDC 密级 编号8Q!§!逝SQ3§ 中国科学院研究生院硕士学位论文 ￡￡旦担扭睦控剑墨直运国堡数握佳箍挂苤垒蝗 指导教师丞扈煎硒冠员 圭国型堂院堂鱼撞盔婴宜压 申请学位级别亟±堂焦学科专业名称信呈复信息处堡论文提交日期 2006.5论文答辩日期 2006.6 培养单位主冒型堂堕趟电撞丕盟窒所 学位授予单位 :空圄型堂瞳班究生瞳——答辩委员会主席 摘篓 随着科举技术的发鼹,CCD数字耀鞔被广泛圭也斑用在备静镁域,发挥蕙熏要静终鲻,圆必秘究CCD姻钒的控制翘数撮铸输具窍重要的意义。论文根据安辩匿像处理系统的要求,霹基子FPGA敬Camera Link懿器撩数攒搂较…裁莲行了设计与实现。 论文深入地分析了几种常用的相机数据传输方式,在此基础上税锻Camera Link 接口鬻瀛高、数搽传输率毫、稿飘控锅簿摹筹特点,磺秘罗以CameraLink 按霜协议为基础的CCD数字裙祝图像数据接收卡。设计采用了FPGA技术,结合算步窜≤亍遴焙协议(UART、LVDS(Low Voltage Differential Signaling等技术, 实现了对CCD 秘辊鹣耱繇葙实隧蘸像数据接收。犊收卡麓最大传输速率霹这 1.848GB/s,实际最高接收速率为960MB/s,具有数据传输率大、稳定性好、搽律方便等优点。论文豹掰

究工律为后续豹图像处理握供了有力豹支持,在高速实时图像处建黻及萁弛领域中有着广泛酶应用薷豢。 关键谣:Camera Linkl LVDS;FPGAI CCD攘爨;串墨逶绩 本文作者煞名: Technologies of CCD Camera Control and High—speed Image Data Transmission Jin Zheng Directed by:Prof.Zhang Qiheng ABSTRACT 戮瞧the development of technologies,CCD Camera is widely applied in practice applications.It is important to study the CCD digital camera?S control and data transmission.For the requests of real time image processing system,we design and implement the image data capture board based Oil Camera Link interface and FpGA structure. In this paper,we study several general camera data transmission patterns and camera control modes.On the basis of the study,we choose Camera Link interface because of its high data transmission and easily implement and huge throughput.The design of a real-time image capturing and camera control board based on Camera Link is presented,The Camera Link interface奄r digital camera and frame grabber is adopted for the board.In combination with FPGA,LVDS(Low Voltage Differential Signalingand UART(Universal Asynchronous Receiver Transmittertechnologies, the board can implement real*time image data acquisition and control of CCD digital camera in real-time image processing system.It strongly supports the image processing.The high—speed digital camera's control and data transmission will be widely applied in more image processing and other fields.

远程屏幕图象实时传输的原理与实现

远程屏幕图象实时传输的原理与实现 摘要：本文就当前的热点远程屏幕图象的抓取及其在网络上传输过程进行了详细介绍，并针对目前这类相关软件中普遍存在的网络带宽过大、实时性差、占用系统资源过多、稳定性差等问题侧重在屏幕图象的抓取与位图数据流的压缩、解压缩两方面提出了较为有效的解决方法，并提供了改进与实现的Delphi代码。本文将对于现有此类相关软件的完善及今后相关软件的研发具有非常重要的指导与参考价值。 关键词：屏幕图象屏幕抓取实时传输网络传输数据压缩 一、前言 目前，随着计算机网络的不断推广运用，基于计算机网络的应用软件的研发也就成了众多的软件企业与科研机构的主要研发热点之一。在这些应用软件当中，基于计算机网络的远程实时控制、管理软件因其具有极其广泛的应用领域如网络多媒体教室、网络管理与控制、网络服务、在线技术支持等，所以它具有有非常良好的发展前景与商业价值。虽然目前已经有一些相关的软件产品，但普遍都存在占用网络带宽过大、实时性差、占用系统资源过多、稳定性差等问题，究其原因就在于在远程屏幕图象在网络上传输这个关键技术环节上问题解决的不够理想。 本人经过长期的反复研究与实践，终于找到了一些方法能够很好地解决远程屏幕图象网络传输占用网络带宽过大、实时性差、占用系统资源过多、稳定性差等关键问题，为这类软件研发中的远程屏幕图象在网络上传输提供一种非常有价值的可供参考的解决方法，以下便就此展开叙述与探讨。 二、远程屏幕图象在网络上传输过程 一般这类软件都采用典型的Client/Server结构，由客户端与服务端两部分构成。客户端主要是负责向服务端发出获取服务端屏幕图象的请求与将从服务端发送而来的屏幕图象在本地实时地显示出来，而服务端主要是负责响应客户端的请求并抓取与发送屏幕图象。由于服务端所抓取的屏幕图象一般为位图格式，其数据量较大，若直接发送则会导致占用网络带宽过大、实时性差、占用系统资源过多、稳定性差等问题，因此需经过压缩后才能将其发送给客户端，而客户端相应地也要将接受到到屏幕图象数据进行解压缩后才能正确地将屏幕图象显示出来。 解决目前普遍存在的问题的关键就在于屏幕图象数据的压缩与解压缩和屏幕图象的抓取上。对于屏幕图象数据的压缩与解压缩这一点，主要追求的是较高的压缩率与较快的压缩与解压缩速度，这可以通过选取一定的压缩与解压缩算法如Huffman、RLE、LZW等来实现，已有的这类软件也非常注重这一点，因此目前这一方面的提高余地已非常有限。对于屏幕图象的抓取这一点，很多这类软件在研发过程中却不够注意甚至是忽略了所选取的屏幕图象抓取方法的重要性，而采用了常用的一般的抓取方法。其实，屏幕图象的抓取与数据的压缩与解压缩一样重要，都将对屏幕图象的实时传输过程产生极其重要的影响，因此这一方面尚有较大的提高空间，本文也就此着重进行详细的阐述。 三、屏幕抓取与传输方法及其改进实现 1. 屏幕抓取模式的选择 屏幕抓取模式有多种，如在Delphi中可用的抓取模式CopyMode有cmSrcCopy、cmSrcInvert、cmWhiteness等15种。当采用cmSrcCopy模式时，则直接将待拷贝的源位图拷贝至目的画布中，目前普遍的处理方式便是采用这种抓取模式抓取整个屏幕图象，然后直接将其进行压