無(wú)人機(jī)高清影像實(shí)時(shí)壓縮處理傳輸平臺(tái)解決方案
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一、簡(jiǎn)介
無(wú)人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)人機(jī)( Unmanned Aerial Vehicle,縮寫(xiě) UAV) , 是一種有動(dòng)力、可控制、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、 執(zhí)行多種任務(wù),并能重復(fù)使用的無(wú)人駕駛航空器。無(wú)人機(jī)與遙感技術(shù)的結(jié)合, 即無(wú)人機(jī)遙感,是利用先進(jìn)的無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS 差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù), 具有自動(dòng)化、智能化、專(zhuān)題化快速獲取國(guó)土、資源、環(huán)境等的空間遙感信息, 完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析能力的應(yīng)用技術(shù)。具有低成本、低損耗、可重復(fù)使用且風(fēng)險(xiǎn)小等諸多優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用領(lǐng)域從最初的偵察、早期預(yù)警等軍事領(lǐng)域擴(kuò)大到資源勘測(cè)、氣象觀測(cè)及處理突發(fā)事件等非軍事用途。
數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)技術(shù)是無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)重要組成部分,其中數(shù)據(jù)傳輸與壓縮、 解壓縮系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)航空遙感系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)據(jù)傳輸是否穩(wěn)定、 流暢直接影響到無(wú)人機(jī)遙感的質(zhì)量,特別是在應(yīng)對(duì)緊急事件時(shí)決策者要根據(jù)無(wú)人機(jī)傳回來(lái)的實(shí)時(shí)畫(huà)面指定解決方案、 做決策。原始的無(wú)人機(jī)航拍圖像數(shù)據(jù)量龐大,因此需要進(jìn)行壓縮存貯和傳輸。由于無(wú)人機(jī)圖像質(zhì)量差, 易受環(huán)境干擾,其碼率跳動(dòng)變化大,因此對(duì)于帶寬受限的無(wú)線(xiàn)信道傳輸具有很大挑戰(zhàn)。
無(wú)人機(jī)低空航拍攝影技術(shù)作為一項(xiàng)空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段,具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)、成本低、高分辨率、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn),是衛(wèi)星遙感與有人機(jī)航空遙感的有力補(bǔ)充,在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。而隨著我國(guó)信息化建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,無(wú)人機(jī)的研究發(fā)展在總體設(shè)計(jì)、飛行控制、組合導(dǎo)航、中繼數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、圖像傳輸、信息對(duì)抗與反對(duì)抗、發(fā)射回收、生產(chǎn)制造和實(shí)際應(yīng)用等諸多技術(shù)領(lǐng)域都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用水平。這些致使無(wú)人機(jī)低空航拍攝影的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為必然趨勢(shì),2009年國(guó)家遙感、測(cè)繪系統(tǒng)大力推動(dòng)該技術(shù)發(fā)展,促使無(wú)人機(jī)低空航拍攝影項(xiàng)目逐漸成為測(cè)繪、規(guī)劃、應(yīng)急等國(guó)家單位積極推行的先進(jìn)項(xiàng)目和技術(shù)示范項(xiàng)目。
二、平臺(tái)介紹
機(jī)載圖像處理系統(tǒng)需要處理的視頻種類(lèi)多樣,如高清晰光學(xué)相機(jī)拍攝的運(yùn)動(dòng)視頻或者高分辨率圖片,機(jī)載SAR成像系統(tǒng)產(chǎn)生的SAR圖像。以上視頻或圖像都需要壓縮編碼,然后存儲(chǔ)或傳輸。
本項(xiàng)目是以無(wú)人機(jī)為飛行平臺(tái),利用高分辨CCD相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像,利用空中和地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)拍攝和獲取,同時(shí)實(shí)現(xiàn)航跡的規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的壓縮和自動(dòng)傳輸、影像預(yù)處理等功能,可廣泛應(yīng)用于國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)、礦產(chǎn)資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、土地利用調(diào)查、水資源開(kāi)發(fā)、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)作業(yè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、城市規(guī)劃與市政管理、森林病蟲(chóng)害防護(hù)與監(jiān)測(cè)、公共安全、國(guó)防事業(yè)、數(shù)字地球等領(lǐng)域。
項(xiàng)目主要用于遙感影像的獲取,同時(shí)可以根據(jù)需要搭配衛(wèi)星遙感和有人機(jī)遙感平臺(tái),實(shí)現(xiàn)高低搭配,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。無(wú)人機(jī)低空航拍攝影廣泛應(yīng)用于國(guó)家基礎(chǔ)地圖測(cè)繪、數(shù)字城市建設(shè)、通信站點(diǎn)建設(shè)、國(guó)土資源調(diào)查、土地地籍管理、城市規(guī)劃、突發(fā)事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)測(cè)與評(píng)估、城市交通、網(wǎng)線(xiàn)鋪設(shè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、測(cè)繪、環(huán)境治理、生態(tài)保護(hù)、森林管理、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
三、本公司的板卡
1、項(xiàng)目?jī)?nèi)容
機(jī)載視頻圖像種類(lèi)多樣,要求編碼器具備很高的處理能力和靈活性?;贑CD傳感器+DM6467的智能視頻處理套件說(shuō)明書(shū),廣泛用于智能監(jiān)控、電子警察、視頻會(huì)議、生物儀器、機(jī)器視覺(jué)等領(lǐng)域。該平臺(tái)主要通過(guò)CCD傳感器采集圖像,通過(guò)DSP進(jìn)行信號(hào)處理,獲得智能信息,并進(jìn)行圖像壓縮和抓拍。從而為各種應(yīng)用提供報(bào)警信息和現(xiàn)場(chǎng)采樣。
CCD傳感器主要采用sony ICX274AL芯片。
TI 芯片TMS320DM6467,為T(mén)I 新一代高清視頻處理芯片,通過(guò)其多內(nèi)核設(shè)計(jì),能實(shí)現(xiàn)較前代數(shù)字媒體處理器高十倍的性能。DM6467 處理器集成了 ARM 與 DSP 內(nèi)核,并采用高清視頻/影像協(xié)處理器 (HD-VICP)、視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎以及目標(biāo)視頻端口接口。HD-VICP 通過(guò)面向 HD 1080i H.264 high profile 轉(zhuǎn)碼的專(zhuān)用加速器,實(shí)現(xiàn)了超過(guò) 3 GHz 的DSP 處理能力,同時(shí)視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎還能管理包括垂直下調(diào)節(jié) (downscaling)、色度采樣 (chroma sampling) 以及菜單覆蓋 (menu overlay) 功能等在內(nèi)的視頻處理任務(wù)。DSP 內(nèi)核可用于管理多格式視頻轉(zhuǎn)碼,并為支持其它應(yīng)用性能預(yù)留了足夠空間。DM6467 可滿(mǎn)足媒體網(wǎng)關(guān)與 MCU 等需要轉(zhuǎn)碼技術(shù)的市場(chǎng)要求,但其強(qiáng)大的靈活性與高效性對(duì)要求同時(shí)進(jìn)行高清編碼與解碼的應(yīng)用來(lái)說(shuō)也非常具有吸引力,如視頻語(yǔ)音或視頻安全等對(duì)于多通道標(biāo)清編碼要求較高的市場(chǎng)。該器件的連接外設(shè)中還包括業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) PCI 總線(xiàn)與千兆以太網(wǎng)。
2、基本功能
開(kāi)發(fā)以該芯片為基礎(chǔ)的硬件平臺(tái)是本項(xiàng)目的核心內(nèi)容,主要功能如下:
1)相機(jī)結(jié)構(gòu)為自定義尺寸,大小為100mm X 70mm X 56mm
2)系統(tǒng)采用DSP+FPGA為核心結(jié)構(gòu),DSP為T(mén)MS320DM6467 主頻為729MHz,F(xiàn)PGA為Altera芯片 EP3C25F324。
3)支持 一路高清CCD 200萬(wàn)象素的原始數(shù)據(jù)流輸入接口。
4)支持一路千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸,為RJ45電口。
5)支持1路RS232通信,兼容RS485。
6)支持自動(dòng)光圈,自動(dòng)電子快門(mén)功能,適應(yīng)不同監(jiān)控環(huán)境
7)工作電壓:電壓/直流12V,功耗小于5W。
8)環(huán)境條件: 工作溫度:-20℃~+60℃;存儲(chǔ)溫度:-45℃~+65℃;
相對(duì)濕度:<=95±3%,+35±3℃;
9)振動(dòng)、沖擊要求為:
振動(dòng):2g(20Hz~500Hz~20Hz)(剛性);
沖擊:垂直軸向 ≥15g;
橫軸方向 ≥10g;
縱軸方向 ≥10g
3、軟件支持
1)支持linux 操作系統(tǒng)
2)支持H.264的視頻壓縮,Jpeg圖片壓縮。
3)支持高清和 CIF 雙碼流輸出
4)支持網(wǎng)絡(luò)的RTCP UDP數(shù)據(jù)發(fā)送。
5)支持客戶(hù)端測(cè)試程序。
6)根基您的需要可以植入其它算法。
4、應(yīng)用范圍:
可用于人臉識(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、行為識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)、生產(chǎn)線(xiàn)檢測(cè)、生物儀器、醫(yī)療儀器等二次開(kāi)發(fā)和使用。
四、產(chǎn)品實(shí)例
無(wú)人機(jī)系統(tǒng)通過(guò)配置攝像機(jī)、高分辨率照相機(jī)、紅外夜視儀和圖像傳輸?shù)热蝿?wù)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)空中巡視,并在巡視中實(shí)時(shí)傳回視頻圖像,存儲(chǔ)高清照片供返回地面處理,其中紅外夜視儀的配置滿(mǎn)足夜晚的巡視要求。
航拍原圖:
實(shí)際比例局部圖: