CN110337003A - 一种利用北斗系统传输图像的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种利用北斗系统传输图像的方法，包括：首次图像传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送；后续图像进行传输时，以首张图像的原始数据为基准，仅对差分量进行发送。本发明能够在保证同样图像质量的前提下，有效减少传输的数据量，降低压缩率，提高数据传输效率。

Description

一种利用北斗系统传输图像的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种利用北斗系统传输图像的方法。
背景技术
随着国家“海洋强国”战略的提出，海洋资源开发利用速度不断加快，在国内由于近海养殖发展空间有限，而远海养殖具有水质好、污染少、产量高等优势，日益受到人们的重视。然而目前国内远海养殖正处于起步阶段，其中大量数据的传输是远海养殖信息技术中的一个瓶颈问题。现阶段，在养殖数据传输中常见的通信方式主要有以下几种：海事卫星通信、无线电通信、SSB短波通信和船用甚高频通信(VHF)等；在中国，由于近海养殖占有较大的比例，所以许多陆上通讯方式仍旧可以使用，其中主要以陆基移动数字通信、无线电(微波)通信为主。但随着海水养殖产业重心由近海逐渐向远海转移，传统的微波、移动通讯等陆上通讯传输方式在远海中无法使用，只能用卫星进行通讯。
现阶段，海上的卫星通讯只有美国的海事卫星和中国的北斗卫星，借助海事卫星不仅通信费用昂贵，而且受制于人，所以使用我国自主研发的北斗系统进行远海养殖数据的传输，不仅可以摆脱国外技术的制约，更重要的是北斗系统兼具全球定位与通信功能，其短报文通信费用低廉，在进行海岸通信时具有明显优势。
到目前为止，北斗系统的发展已进入第三阶段，即从区域服务转向全球服务，并计划在2020年实现全球范围内的卫星导航功能。区别于其它的卫星导航系统，北斗系统除了能够提供定位功能外，还具有双向信息通讯能力，所以结合GIS、气象预报系统和海洋养殖环境数据系统，可以实现对远海养殖网箱的位置服务、远程监控与有效管理。然而现有的基于北斗短报文的应用大都是直接利用它的文字通信功能，利用北斗的信道传输其它数据(语音、图像)的研究目前还比较少，这主要是因为北斗在远程数据传输中还受到单次通信容量有限的制约，北斗通信终端根据北斗用户卡的等级高低来确定用户发送一次短消息数据的长度值。由于短报文信道带宽小，一般用户一次可传输72-120个字节，经核准的用户可利用连续传送方式，最多可传送240个字节。
因此，在北斗系统通信容量有限的条件下，如何尽可能的提高数据传输效率是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种利用北斗系统传输图像的方法，解决了需要进行大量图像传输而北斗系统传输能力有限的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用北斗系统传输图像的方法，包括：
首次图像传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送；
后续图像进行传输时，以首张图像的原始数据为基准，仅对差分量进行发送。
可选地，所述首次图像传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送，包括：
对首张图像进行灰度化和去噪处理；
将处理后的图像转换成二进制数据流；
利用二叉树法对二进制数据流进行压缩处理，根据数据之间的相关性，对连续“0”位和“1”位序列用一个字节数据表示；
将压缩后的数据通过北斗系统发送到接收方。
可选地，所述后续图像进行传输时，以首张图像的原始数据为基准，仅对差分量进行发送，包括：
对后续图像进行灰度化和去噪处理；
将处理后的图像转换成二进制数据流；
将后续图像二进制数据流与首张图像的二进制数据流进行差分，然后将结果分别记入数据变化类型矩阵T和数据变化量序列P中；
将数据变化类型矩阵T转换成序列K；
利用北斗系统将序列K和数据变化量序列P发送到接收端。
可选地，所述将后续图像二进制数据流与首张图像二进制数据流进行差分，然后将结果分别记入数据变化类型矩阵T和数据变化量序列P中，包括：
将二进制数据流转换成一张数据流表格，数据流表格每16或32位作为一行，4位为一组，依次向下排列，最后一行位数不足用0补齐，共n行；
对后续图像的数据流表格进行行扫描和列扫描，并与首张图像的数据流表格的相应行列进行数据对比，每4位为一组，数据位有变化记“1”，无变化记“0”，将结果记入数据变化类型矩阵T中；
根据数据变化类型矩阵T中结果，逐行从左到右依次读取T中“1”元素相应位置的4位二进制数组，并将结果依次记入数据变化量序列P中。
可选地，利用北斗系统传输图像的方法，还包括：在接收端进行解码运算，译码出后续图像。
本发明的有益效果是：
能够在保证同样图像质量的前提下，有效减少传输的数据量，降低压缩率，提高数据传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例一种利用北斗系统传输图像的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了利用北斗系统传输图像的方法的一个实施流程。
本公开实施例提出了一种利用北斗系统传输图像的方法，包括：
首次图像传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送；
后续图像进行传输时，不再发送全部数据，而是以首张图像的原始数据为基准，仅对差分量进行发送。
采用该实施例，能够在保证同样图像质量的前提下，有效减少传输的数据量，降低压缩率，提高数据传输效率。
可选地，上述首次传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送，包括：
接收水下摄像机采集到的彩色图像；
对彩色图像分别进行灰度化和去噪处理；
将处理后的图像转换成二进制数据流；
利用二叉树法对二进制数据流进行压缩处理，根据数据之间的相关性，对连续“0”位和“1”位序列用一个字节数据表示，从而有效降低数据信息冗余度，减少数据量；
将压缩后的数据通过北斗发送到接收方，作为原始数据分析和使用。
上述实施例中，由于二进制格式的图像在数据库中存储具有安全性高、易管理等优势，因此，将处理后的图像转换成二进制流。
可选地，上述后续图像进行传输时，不再发送全部数据，而是以原始数据为基准，仅对差分量进行发送，包括：
接收水下摄像机采集到的彩色图像；
对彩色图像分别进行灰度化和去噪处理；
将处理后的图像转换成二进制数据流；
将后续图像二进制数据流与首张图像二进制数据流进行差分，然后将结果分别记入数据变化类型矩阵T和数据变化量序列P中；
将数据变化类型矩阵T转换成序列K；
最后利用北斗系统将序列K和数据变化量序列P发送到接收端，然后在接收端进行相应的解码运算，译码出原始图像，为下一步进行分析计算做好准备。
可选地，上述将后续图像二进制数据与首张图像的原始二进制数据进行差分，然后将结果分别记入数据变化类型矩阵T和数据变化量序列P中，包括：
将二进制数据流转换成一张数据流表格，数据流表格每16或32位作为一行，4位为一组，依次向下排列，最后一行位数不足用0补齐，共n行；
对后续图像的数据流表格进行行扫描和列扫描，并与首张图像的数据流表格的相应行列进行数据对比，每4位为一组，数据位有变化记“1”，无变化记“0”，将结果记入数据变化类型矩阵T中；
根据T中结果，逐行从左到右依次读取T中“1”元素相应位置的4位二进制数组，并将结果依次记入数据变化量序列P中。
例如，假设初始时刻为t0，首次图像二进制数据流转换结果如表1所示，当前时刻为t1，当前图像二进制数据流转换结果如表2所示。
表1
表2
首先对表2进行行扫描和列扫描，并与表1相应行列进行数据对比(每4位为一组)，数据位有变化记“1”，无变化记“0”，将结果记入数据变化类型矩阵T中；
根据T中结果，逐行从左到右依次读取T中“1”元素相应位置的4位二进制数组，并将结果依次记入数据变化量序列P中，P＝{010110000001............0011}；
将矩阵T转换成序列K，K＝{01000101............00100000}。
由运算结果可知，在对t1时刻进行差分增量运算后，需要发送的序列长度较原始代码长度有大幅度的减少，特别是在图像中仅有少数几个点发生变化时，由于数据量变化程度不大，矩阵T中会出现多个连续的“0”元素，这时矩阵T就变为一个稀疏矩阵，可以将固定位数的“0”元素用一个元素来表示，从而进一步减少数据量。同时矩阵T中“0”元素越多，序列P的长度就越短，数据量就越小，这样只需要发送较少的数据量就可以完成整张图像的传输，有利于提高系统的数据传输效率。
在实际压缩过程中，并不是某一时刻ti拍摄的图像和初始时刻t0图像差距性都不大(受光照、遮挡等影响)，所以在对ti时刻的图像进行压缩前，上述方法还包括：利用介于初始时刻t0和当前时刻ti之间某个时刻的图像进行迭代压缩，以最大限度的减少数据量，提高压缩效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用北斗系统传输图像的方法，其特征在于，包括：
首次图像传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送；
后续图像进行传输时，以首张图像的原始数据为基准，仅对差分量进行发送。
2.如权利要求1所述的一种利用北斗系统传输图像的方法，其特征在于，
所述首次图像传输时，将首张图像完整的原始数据进行压缩发送，包括：
对首张图像进行灰度化和去噪处理；
将处理后的图像转换成二进制数据流；
利用二叉树法对二进制流数据进行压缩处理，根据数据之间的相关性，对连续“0”位和“1”位序列用一个字节数据表示；
将压缩后的数据通过北斗系统发送到接收方。
3.如权利要求1所述的一种利用北斗系统传输图像的方法，其特征在于，
所述后续图像进行传输时，以首张图像的原始数据为基准，仅对差分量进行发送，包括：
对后续图像进行灰度化和去噪处理；
将处理后的图像转换成二进制数据流；
将后续图像二进制数据流与首张图像二进制数据流进行差分，然后将结果分别记入数据变化类型矩阵T和数据变化量序列P中；
将数据变化类型矩阵T转换成序列K；
利用北斗系统将序列K和数据变化量序列P发送到接收端。
4.如权利要求3所述的一种利用北斗系统传输图像的方法，其特征在于，
所述将后续图像二进制数据流与首张图像二进制数据流进行差分，然后将结果分别记入数据变化类型矩阵T和数据变化量序列P中，包括：
将二进制数据流转换成一张数据流表格，数据流表格每16或32位作为一行，4位为一组，依次向下排列，最后一行位数不足用0补齐；
对后续图像的数据流表格进行行扫描和列扫描，并与首张图像的数据流表格的相应行列进行数据对比，每4位为一组，数据位有变化记“1”，无变化记“0”，将结果记入数据变化类型矩阵T中；
根据数据变化类型矩阵T中结果，逐行从左到右依次读取T中“1”元素相应位置的4位二进制数组，并将结果依次记入数据变化量序列P中。
5.如权利要求1所述的一种利用北斗系统传输图像的方法，其特征在于，
还包括：在接收端进行解码运算，译码出后续图像。
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