CN116828211A - 一种矿下视频无线传输自适应编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像通信技术领域，具体涉及一种矿下视频无线传输自适应编码方法，包括：获取待传输数据，获得每一帧视频帧的比特率，获得每帧视频帧的同步变化视频帧，获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的变化表现程度，获得每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度，根据每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度对视频帧进行自适应编码。本发明对视频帧进行基于不同像素点的不同信息损失程度的自适应编码，保证对矿下突变信息的完整性，同时又避免无效监测区域对编码压缩效果的影响，从而提高无线传输效率。

Description

一种矿下视频无线传输自适应编码方法

技术领域

本发明涉及图像通信技术领域，具体涉及一种矿下视频无线传输自适应编码方法。

背景技术

矿下作业一般指地面一下矿井中作业，其生产作业危险性较大，为了解决矿下安全生产问题，有效提高安全管理水准，需要通过在矿下的各生产环节中装备工业监控系统，进行矿下视频监测。但是矿井内地理环境复杂，传统电缆连接方式中电缆的铺设难度大，日常维护不便，所以一般直接采用可靠、高效、低成本的无线传输。此时为了提高传输效率，需要对监控视频进行压缩。

对于监控视频的压缩，主要针对视频帧之间的冗余关系对其进行编码，且在无线传输过程中，为了保证传输效率，常常采用自适应编码。现有的自适应编码主要针对无线传输网络带宽等，对视频帧的比特率等进行自适应调整，此时视频中同一帧视频帧的信息损失程度一致。由于矿下监控视频主要针对矿下的突发安全隐患，所以视频帧中不同区域的监控需求不同，所以不同帧视频帧对应的信息损失需求不同，所以视频帧中存在其他对监控信息表现不同的区域。所以常规的自适应编码可能导致所针对的突发安全隐患表现区域的损失过大，或者无用区域的信息保留，导致视频压缩效率不高或者有用信息损失过多，无法达到监控效果。

发明内容

本发明提供一种矿下视频无线传输自适应编码方法，以解决现有的问题。

本发明的一种矿下视频无线传输自适应编码方法采用如下技术方案：

本发明一个实施例提供了一种矿下视频无线传输自适应编码方法，该方法包括以下步骤：

获取待传输数据，包括若干帧视频帧；

获得每帧视频帧的所有同步变化视频帧，根据每帧视频帧与每帧视频帧的同步变化视频帧的变化关系，获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度；

根据每一帧视频帧的比特率以及每帧视频帧中每个像素点与所有参考视频帧中相同位置的像素点的变化关系，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度；

根据每帧视频帧中每个像素点的表现程度获得每个像素点的所有邻接连通域，根据每个像素点与所有特征连通域的位置关系，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的变化表现程度；

根据每个像素点对监控信息的变化表现程度，获得每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度；

根据每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度对视频帧进行自适应编码。

进一步地，所述获得每帧视频帧的所有同步变化视频帧，包括的具体步骤如下：

将任意一帧视频帧记为目标视频帧，选择目标视频帧之前连续相邻的N1帧视频帧作为目标视频帧的参考视频帧；

将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，将每个参考视频帧中与目标像素点的位置相同的像素点记为参考像素点，获得目标视频帧的目标像素点与每个参考视频帧的参考像素点的变化程度；

将以目标视频帧的目标像素点为圆心、半径等于预设第一半径r1的区域记为目标区域，对于变化程度小于变化阈值Y1的任意一个参考视频帧，将以参考视频帧的参考像素点为圆心、半径等于预设第一半径r1的区域记为参考区域，获得目标区域与参考区域中相同位置的像素点的变化程度，将参考区域中变化程度小于变化阈值Y1的像素点记为变化像素点；获得参考区域中的所有邻接像素点，将目标区域中与参考区域中的所有邻接像素点位置相同的像素点，记为目标区域的所有邻接像素点；将所有邻接像素点的数量大于预设第二数量N2的参考区域对应的参考视频帧记为目标视频帧的同步变化视频帧。

进一步地，所述获得目标视频帧的目标像素点与每个参考视频帧的参考像素点的变化程度，包括的具体步骤如下：

目标视频帧与每个参考视频帧中相同位置的像素点的变化程度的具体计算公式为：

式中，/>表示目标视频帧中第j个像素点与第i个参考视频帧中第j个像素点的变化程度，/>表示目标视频帧中第j个像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中第j个像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示第i个参考视频帧中第j个像素点与第i个参考视频帧的前一帧视频帧中第j个像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示取绝对值。

进一步地，所述获得参考区域中的所有邻接像素点，包括的具体步骤如下：

将参考区域中的参考像素点作为邻接像素点，以邻接像素点为中心，判断8邻域内是否存在变化像素点：如果存在，将存在的每个变化像素点作为邻接像素点，以每个邻接像素点为中心，判断每个8邻域内是否存在变化像素点；重复上述操作，直至8邻域内不存在变化像素点。

进一步地，所述获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度，包括的具体步骤如下：

目标视频帧中目标像素点的规律程度的具体表示为：

式中，f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度，M表示目标视频帧的同步变化视频帧的数量，/>表示目标视频帧与所有同步变化视频帧的帧间隔的最小值，/>表示第m个同步变化视频帧与第m+1个同步变化视频帧的帧间隔，/>表示第m个同步变化视频帧的参考区域中的所有邻接像素点的数量，/>表示目标视频帧的目标区域中的所有邻接像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中相同位置的所有像素点的灰度值的差值的绝对值的标准差，/>表示第m个同步变化视频帧的参考区域中的所有邻接像素点与第m个同步变化视频帧的前一帧视频帧中相同位置的所有像素点的灰度值的差值的绝对值的标准差，/>目标视频帧的目标区域中的所有邻接像素点与第m个同步变化视频帧的参考区域中相同位置的邻接像素点的变化程度的均值，/>表示取绝对值。

进一步地，所述获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度，包括的具体步骤如下：

将参考像素点与目标像素点的灰度值不同的参考视频帧记为差异参考视频帧；目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度的具体计算公式为：

式中，G表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，n表示差异参考视频帧的数量，N表示预设数量，/>表示目标像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中相同位置的像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示目标视频帧的第i个参考视频帧中的参考像素点与第i个参考视频帧的前一帧视频帧中相同位置的像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示目标视频帧与目标视频帧的第i个参考视频帧的帧间隔，f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度；

通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点对监控信息的表现程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度。

进一步地，所述获得每个像素点的所有邻接连通域，包括的具体步骤如下：

将对监控信息的表现程度大于预设表现阈值Y2的像素点记为目标视频帧的特征像素点；对目标视频帧中的所有特征像素点进行连通域分析，获得目标视频帧中的若干个连通域，记为目标视频帧的特征连通域；对于目标视频帧中的每个像素点，将以目标视频帧的每个像素点为圆心、半径等于预设第二半径r2的区域中存在的特征连通域，记为每个像素点的邻接连通域。

进一步地，所述获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的变化表现程度，包括的具体步骤如下：

将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度的具体计算公式为：

式中，Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度，G表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，/>表示目标视频帧中目标像素点的第x个邻接连通域中所有像素点对监控信息的表现程度的均值，/>表示目标视频帧中目标像素点与目标像素点的第x个邻接连通域的最短距离，X表示目标视频帧中目标像素点的邻接连通域的数量。

进一步地，所述获得每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度，包括的具体步骤如下：

目标视频帧中目标像素点的信息损失程度的具体计算公式为：

式中，P表示目标视频帧中目标像素点的信息损失程度，B表示目标视频帧的比特率，Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度；

通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点的信息损失程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点的信息损失程度。

进一步地，所述根据每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度对视频帧进行自适应编码，包括的具体步骤如下：

在游程统计过程中，对游程统计方向相邻的像素点A的灰度值进行近似处理，以增加游程长度，其中，近似处理具体为：当像素点A与当前游程统计像素点的灰度值差值的绝对值在像素点A的允许误差内，将像素点A的灰度值调整为与当前游程统计像素点的灰度值一致；

像素点的允许误差的获取方法为：将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，目标视频帧中目标像素点的允许误差的具体计算公式为：

式中，/>表示目标视频帧中目标像素点的允许误差，R表示整体损失系数，P表示目标视频帧中目标像素点的信息损失程度。

本发明的技术方案的有益效果是：本发明针对矿下监控中安全隐患的突发性，判断监控视频变化区域更具有隐患监控表现功能，使得具有隐患表现的区域具有更高效的表现，同时利用变化规律表现分析避免矿下正常运转的设备对隐患表现分析的影响，获得视频帧中像素点对监控信息的表现程度；分析视频帧中像素点对监控信息的变化表现程度，主要针对变化区域的需要对比显示，提高接收端变化区域显示效果，从而提高矿下监控对安全隐患的监测效果；根据变化表现程度获得视频帧中每个像素点的信息损失程度，进而获得每个像素点的允许误差，对视频帧进行基于不同像素点的不同信息损失程度的自适应编码，既保证对矿下突变信息的完整性，同时又避免无效监测区域对编码压缩效果的影响，从而提高无线传输效率。

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为本发明的一种矿下视频无线传输自适应编码方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种矿下视频无线传输自适应编码方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种矿下视频无线传输自适应编码方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S001.获取待传输数据。

在矿下相应位置安装监控相机，使得相机能够完整的拍摄作业环境，通过相机监控矿下作业过程，获取监控视频。

将监控视频记为待传输数据，将待传输数据中的每一帧视频帧记为视频帧，后续步骤对待传输数据进行编码处理后再传输。

S002.获得每一帧视频帧的比特率，获得每帧视频帧的同步变化视频帧，获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度。

需要说明的是，对于矿下监控视频的自适应编码，主要根据无线传输网络带宽对比特率进行调整。但是在实际的矿下监控主要针对矿下安全隐患的识别，所以视频帧中不同像素点所表现的监控信息具有差异，本实施例针对视频帧中所有像素点对监控信息的表现程度，调节其损失程度，实现基于像素点的视频自适应编码。

1.获得每一帧视频帧的比特率。

需要说明的是，矿下监控视频在通过无线传输系统传输到地面控制中心时，由于矿下通道复杂，无线传输通道的网络带宽发生着变化，从而影响着视频传输的流畅性，所以在实际传输过程中，为了满足视频的流畅需求，需要根据网络宽带确定视频比特率，即对视频进行自适应比特率编码。

具体的，自适应比特率编码指编码器使用不同的预定义比特率档位编码视频，并根据带宽可用性动态切换档位。当网络拥塞时，比特率将降低，视频质量会相应下降。当网络流畅时，比特率将增加，视频质量也会提高。

利用自适应比特率编码，确定待传输的每一帧视频帧的比特率；自适应比特率编码为现有技术，此处不再进行赘述。

2.获得每帧视频帧的同步变化视频帧。

需要说明的是，通过上述分析，确定每一帧视频帧传输过程的比特率，即视频帧的信息损失程度，此时同一帧视频帧中信息的损失程度一致。但是对于矿下监控视频，由于光线有限，所以视频帧中不同区域的信息表现存在差异，所以不同区域的监控价值存在差异，在实际编码过程中，可以通过对不同信息表现的区域进行不同程度损失控制，在保证监控需求的同时提高监控视频压缩效率。

具体的，预设一个第一数量N1，其中本实施例以N1=50为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中N1可根据具体实施情况而定。

进一步，将任意一帧视频帧记为目标视频帧，选择目标视频帧之前连续相邻的N1帧视频帧作为目标视频帧的参考视频帧；特殊地，当目标视频帧之间存在的视频帧的数量小于N1时，将目标视频帧之前的所有帧视频帧作为目标视频帧的参考视频帧。

具体的，预设一个变化阈值Y1，其中本实施例以Y1=6为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中Y1可根据具体实施情况而定；预设一个第一半径r1，其中本实施例以r1=10为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中r1可根据具体实施情况而定；预设一个第二数量N2，其中本实施例以N2=20为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中N2可根据具体实施情况而定。

进一步，将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，将每个参考视频帧中与目标像素点的位置相同的像素点记为参考像素点，获得目标视频帧的目标像素点与每个参考视频帧的参考像素点的变化程度，目标视频帧与每个参考视频帧中相同位置的像素点的变化程度的具体计算公式为：

式中，/>表示目标视频帧中第j个像素点与第i个参考视频帧中第j个像素点的变化程度，/>表示目标视频帧中第j个像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中第j个像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示第i个参考视频帧中第j个像素点与第i个参考视频帧的前一帧视频帧中第j个像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示取绝对值。

具体的，将以目标视频帧的目标像素点为圆心、半径等于预设第一半径r1的区域记为目标区域，对于变化程度小于变化阈值Y1的任意一个参考视频帧，将以参考视频帧的参考像素点为圆心、半径等于预设第一半径r1的区域记为参考区域，获得目标区域与参考区域中相同位置的像素点的变化程度，将参考区域中变化程度小于变化阈值Y1的像素点记为变化像素点；获得参考区域中的所有邻接像素点，具体为：将参考区域中的参考像素点作为邻接像素点，以邻接像素点为中心，判断8邻域内是否存在变化像素点：如果存在，将存在的每个变化像素点作为邻接像素点，以每个邻接像素点为中心，判断每个8邻域内是否存在变化像素点；重复上述操作，直至8邻域内不存在变化像素点；将目标区域中与参考区域中的所有邻接像素点位置相同的像素点，记为目标区域的所有邻接像素点；将所有邻接像素点的数量大于预设第二数量N2的参考区域对应的参考视频帧记为目标视频帧的同步变化视频帧。

3.获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度。

具体的，根据目标视频帧与目标视频帧的同步变化视频帧的变化关系，获得目标视频帧中目标像素点的规律程度，具体表示为：

式中，f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度，M表示目标视频帧的同步变化视频帧的数量，/>表示目标视频帧与所有同步变化视频帧的帧间隔的最小值，/>表示第m个同步变化视频帧与第m+1个同步变化视频帧的帧间隔，/>表示第m个同步变化视频帧的参考区域中的所有邻接像素点的数量，/>表示目标视频帧的目标区域中的所有邻接像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中相同位置的所有像素点的灰度值的差值的绝对值的标准差，/>表示第m个同步变化视频帧的参考区域中的所有邻接像素点与第m个同步变化视频帧的前一帧视频帧中相同位置的所有像素点的灰度值的差值的绝对值的标准差，/>目标视频帧的目标区域中的所有邻接像素点与第m个同步变化视频帧的参考区域中相同位置的邻接像素点的变化程度的均值，/>表示取绝对值。

表示帧间隔的差异，该值越小，帧间隔越一致，变化越规律，则目标视频帧中目标像素点的规律程度f越大；/>表示变化程度的均值，该值越小，变化程度越小，变化越规律，则目标视频帧中目标像素点的规律程度f越大；/>和/>分别表示目标视频帧和第m个同步变化视频帧的变化的局部一致性，/>则表示两次变化局部一致性的差异，该值越小，两次变化的局部一致性越相似，邻接像素点的同步变化的一致性越高，变化越规律，则目标视频帧中目标像素点的规律程度f越大；/>表示邻接像素点的数量，该值越大，变化的同步性越高，变化越规律，则目标视频帧中目标像素点的规律程度f越大。

获得目标视频帧中所有像素点的规律程度，通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点的规律程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点的规律程度。

4.获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度。

需要说明的是，对于矿下监控视频，其监测目的在于及时发现矿下安全隐患以及意外时间，已知矿下安全隐患主要是突发事件，在监控视频中表现为剧烈变化，然后视频中的变化表现为当前帧视频帧与之前相邻连续多帧视频帧在同一区域像素点的像素值的变化，像素值的变化越大，当前帧视频帧对应区域的变化越大，对应区域对视频信息表现程度越高。此时为了矿下监控的有效性，需要其在编码压缩过程中的信息损失程度越小。

进一步需要说明的是，在实际矿下作业过程中，存在大量连续作业的设备，连续作业的设备在监控视频中同样存在视频帧之间的变化，但是其变化是符合作业规范的，所以其对危险监控的表现程度较低，即对应变化对监控信息的表现程度较低。一般连续作业设备进行周期性的作业，所以其变化在多帧视频帧中表现为周期性变化，所以视频帧的变化表现为规律变化时，其对监控信息表现程度较低。

具体的，将参考像素点与目标像素点的灰度值不同的参考视频帧记为差异参考视频帧。

进一步，根据目标视频帧中目标像素点与所有参考视频帧中参考像素点的变化关系，获得目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，具体计算公式为：

式中，G表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，n表示差异参考视频帧的数量，N表示预设数量，/>表示目标像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中相同位置的像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示目标视频帧的第i个参考视频帧中的参考像素点与第i个参考视频帧的前一帧视频帧中相同位置的像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示目标视频帧与目标视频帧的第i个参考视频帧的帧间隔，f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度。

表示差异参考视频帧的数量的占比，该值越大，目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度的变化程度越大，则目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度越大；/>表示目标视频帧中目标像素点变化程度与差异参考视频帧的参考像素点的变化程度的差异，即相对变化剧烈程度，该值越大，目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度的变化程度越大，则目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度越大；/>表示帧间隔，该值越小，则/>越可信，/>越大，则目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度越大；/>表示目标视频帧与所有差异参考视频帧的变化差异所反映的变化剧烈程度，该值越大，其对监控信息的有效信息的表现程度越高，则目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度越大；f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度，该值越大，则目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度越小。

需要说明的是，利用上述步骤，确定视频帧像素点对监控信息的表现程度，用以反映像素点的损失程度，其中首先针对矿下监控中安全隐患的突发变现，判断监控视频变化区域更具有隐患监控表现功能，使得具有隐患表现的区域具有更高效的表现，同时利用变化规律表现分析避免矿下正常运转的设备对隐患表现分析的影响，提高隐患表现分析的准确性。

S003.获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的变化表现程度。

需要说明的是，根据上述步骤，确定视频帧中不同像素点对监控信息的表现程度。此时涉及矿下非正常变化区域的监控表现，在实际监控中，监控信息需要在接收端显示，此时为了保证重点监测区域的有效显示，需要保证变化区域的有效对比，即监控信息表现程度高的区域对应相邻区域同样对监控信息有所表现，即其对应较低的损失程度。基于上述特征，继续判断视频帧像素点对监控信息的表现程度。

具体的，预设一个表现阈值Y2，其中本实施例以Y2=0.8为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中Y2可根据具体实施情况而定；预设一个第二半径r2，其中本实施例以r2=20为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中r2可根据具体实施情况而定；

进一步，通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点对监控信息的表现程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度，将对监控信息的表现程度大于表现阈值Y2的像素点记为目标视频帧的特征像素点；对目标视频帧中的所有特征像素点进行连通域分析，获得目标视频帧中的若干个连通域，记为目标视频帧的特征连通域，每一特征连通域周围的像素点具有对监控信息的对比显示表现；对于目标视频帧中的每个像素点，将以目标视频帧的每个像素点为圆心、半径等于预设第二半径r2的区域中存在的特征连通域，记为每个像素点的邻接连通域。

具体的，将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，根据目标视频帧中目标像素点与所有特征连通域的位置关系，获得目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度，具体计算公式为：

式中，Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度，G表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，/>表示目标视频帧中目标像素点的第x个邻接连通域中所有像素点对监控信息的表现程度的均值，/>表示目标视频帧中目标像素点与目标像素点的第x个邻接连通域的最短距离，X表示目标视频帧中目标像素点的邻接连通域的数量。

越大，目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度Q越大；/>表示目标视频帧中目标像素点与目标像素点的第x个邻接连通域的最短距离，该值越小，目标像素点关于第x个特征连通域的对比作用越大，目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度Q越大。

需要说明的是，利用上述步骤，进一步分析视频帧中像素点对监控信息的表现程度，主要针对变化区域的需要对比显示，提高接收端变化区域显示效果，即提高矿下监控对安全隐患的监测效果。

S004.获得每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度。

需要说明的是，根据上述步骤，确定视频帧中所有像素点对监控信息的变化表现程度，在监控系统中，视频帧对应像素点对监控信息的表现程度越大，对应像素点需要在自适应编码中信息的损失程度越低。已知视频无线传输过程中每一帧视频帧对应待传输的比特率，即反映每一帧视频帧所有像素点的信息损失程度。

具体的，获得目标视频帧中目标像素点的信息损失程度，具体计算公式为：

式中，P表示目标视频帧中目标像素点的信息损失程度，B表示目标视频帧的比特率，Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度。

B表示目标视频帧的比特率，该值越大，信息损失越大，目标视频帧中目标像素点的信息损失程度P越大；Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度，该值越大，目标视频帧中目标像素点的信息损失程度P越小。

进一步，通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点的信息损失程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点的信息损失程度。

S005.根据每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度对视频帧进行自适应编码。

需要说明的是，根据上述步骤，确定视频帧中对应像素点在自适应编码过程中信息的损失程度，此时基于不同像素点的不同信息损失，对监控视频进行自适应编码，获得编码数据即为压缩有的监控数据，然后对编码数据利用无线传输技术传输到地面监控系统。

具体的，预设一个整体损失系数R，其中本实施例以R=20为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中R可根据具体实施情况而定。

进一步，基于不同像素点的不同信息损失程度，对视频帧进行自适应编码，本实施例以自适应游程编码为例进行说明的，具体为：

在游程统计过程中，对游程统计方向相邻的像素点A的灰度值进行近似处理，以增加游程长度，其中近似处理具体为：当像素点A与当前游程统计像素点的灰度值差值的绝对值在像素点A的允许误差内，将像素点A的灰度值调整为与当前游程统计像素点的灰度值一致。

其中，像素点的允许误差的获取方法为：将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，获得目标视频帧中目标像素点的允许误差，具体计算公式为：

式中，/>表示目标视频帧中目标像素点的允许误差，R表示整体损失系数，P表示目标视频帧中目标像素点的信息损失程度。

本发明针对矿下监控中安全隐患的突发性，判断监控视频变化区域更具有隐患监控表现功能，使得具有隐患表现的区域具有更高效的表现，同时利用变化规律表现分析避免矿下正常运转的设备对隐患表现分析的影响，获得视频帧中像素点对监控信息的表现程度；分析视频帧中像素点对监控信息的变化表现程度，主要针对变化区域的需要对比显示，提高接收端变化区域显示效果，即提高矿下监控对安全隐患的监测效果；根据变化表现程度获得视频帧中每个像素点的信息损失程度，进而获得每个像素点的允许误差，对视频帧进行基于不同像素点的不同信息损失程度的自适应编码，即保证对矿下突变信息的完整性，同时又避免无效监测区域对编码压缩效果的影响，从而提高无线传输效率。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

Claims (10)

1.一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

获取待传输数据，包括若干帧视频帧；

获得每帧视频帧的所有同步变化视频帧，根据每帧视频帧与每帧视频帧的同步变化视频帧的变化关系，获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度；

根据每一帧视频帧的比特率以及每帧视频帧中每个像素点与所有参考视频帧中相同位置的像素点的变化关系，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度；

根据每帧视频帧中每个像素点的表现程度获得每个像素点的所有邻接连通域，根据每个像素点与所有特征连通域的位置关系，获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的变化表现程度；

根据每个像素点对监控信息的变化表现程度，获得每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度；

根据每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度对视频帧进行自适应编码。

2.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得每帧视频帧的所有同步变化视频帧，包括的具体步骤如下：

将任意一帧视频帧记为目标视频帧，选择目标视频帧之前连续相邻的N1帧视频帧作为目标视频帧的参考视频帧；

将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，将每个参考视频帧中与目标像素点的位置相同的像素点记为参考像素点，获得目标视频帧的目标像素点与每个参考视频帧的参考像素点的变化程度；

将以目标视频帧的目标像素点为圆心、半径等于预设第一半径r1的区域记为目标区域，对于变化程度小于变化阈值Y1的任意一个参考视频帧，将以参考视频帧的参考像素点为圆心、半径等于预设第一半径r1的区域记为参考区域，获得目标区域与参考区域中相同位置的像素点的变化程度，将参考区域中变化程度小于变化阈值Y1的像素点记为变化像素点；获得参考区域中的所有邻接像素点，将目标区域中与参考区域中的所有邻接像素点位置相同的像素点，记为目标区域的所有邻接像素点；将所有邻接像素点的数量大于预设第二数量N2的参考区域对应的参考视频帧记为目标视频帧的同步变化视频帧。

3.根据权利要求2所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得目标视频帧的目标像素点与每个参考视频帧的参考像素点的变化程度，包括的具体步骤如下：

目标视频帧与每个参考视频帧中相同位置的像素点的变化程度的具体计算公式为：

式中，/>表示目标视频帧中第j个像素点与第i个参考视频帧中第j个像素点的变化程度，/>表示目标视频帧中第j个像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中第j个像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示第i个参考视频帧中第j个像素点与第i个参考视频帧的前一帧视频帧中第j个像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示取绝对值。

4.根据权利要求2所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得参考区域中的所有邻接像素点，包括的具体步骤如下：

将参考区域中的参考像素点作为邻接像素点，以邻接像素点为中心，判断8邻域内是否存在变化像素点：如果存在，将存在的每个变化像素点作为邻接像素点，以每个邻接像素点为中心，判断每个8邻域内是否存在变化像素点；重复上述操作，直至8邻域内不存在变化像素点。

5.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得每帧视频帧中每个像素点的规律程度，包括的具体步骤如下：

目标视频帧中目标像素点的规律程度的具体表示为：

式中，f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度，M表示目标视频帧的同步变化视频帧的数量，/>表示目标视频帧与所有同步变化视频帧的帧间隔的最小值，/>表示第m个同步变化视频帧与第m+1个同步变化视频帧的帧间隔，表示第m个同步变化视频帧的参考区域中的所有邻接像素点的数量，/>表示目标视频帧的目标区域中的所有邻接像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中相同位置的所有像素点的灰度值的差值的绝对值的标准差，/>表示第m个同步变化视频帧的参考区域中的所有邻接像素点与第m个同步变化视频帧的前一帧视频帧中相同位置的所有像素点的灰度值的差值的绝对值的标准差，/>目标视频帧的目标区域中的所有邻接像素点与第m个同步变化视频帧的参考区域中相同位置的邻接像素点的变化程度的均值，/>表示取绝对值。

6.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度，包括的具体步骤如下：

将参考像素点与目标像素点的灰度值不同的参考视频帧记为差异参考视频帧；目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度的具体计算公式为：

式中，G表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，n表示差异参考视频帧的数量，N表示预设数量，/>表示目标像素点与目标视频帧的前一帧视频帧中相同位置的像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示目标视频帧的第i个参考视频帧中的参考像素点与第i个参考视频帧的前一帧视频帧中相同位置的像素点的灰度值的差值的绝对值，/>表示目标视频帧与目标视频帧的第i个参考视频帧的帧间隔，f表示目标视频帧中目标像素点的规律程度；

通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点对监控信息的表现程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点对监控信息的表现程度。

7.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得每个像素点的所有邻接连通域，包括的具体步骤如下：

将对监控信息的表现程度大于预设表现阈值Y2的像素点记为目标视频帧的特征像素点；对目标视频帧中的所有特征像素点进行连通域分析，获得目标视频帧中的若干个连通域，记为目标视频帧的特征连通域；对于目标视频帧中的每个像素点，将以目标视频帧的每个像素点为圆心、半径等于预设第二半径r2的区域中存在的特征连通域，记为每个像素点的邻接连通域。

8.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得每帧视频帧中每个像素点对监控信息的变化表现程度，包括的具体步骤如下：

将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度的具体计算公式为：

式中，Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度，G表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的表现程度，/>表示目标视频帧中目标像素点的第x个邻接连通域中所有像素点对监控信息的表现程度的均值，/>表示目标视频帧中目标像素点与目标像素点的第x个邻接连通域的最短距离，X表示目标视频帧中目标像素点的邻接连通域的数量。

9.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述获得每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度，包括的具体步骤如下：

目标视频帧中目标像素点的信息损失程度的具体计算公式为：

式中，P表示目标视频帧中目标像素点的信息损失程度，B表示目标视频帧的比特率，Q表示目标视频帧中目标像素点对监控信息的变化表现程度；

通过线性归一化方法对目标视频帧中所有像素点的信息损失程度进行归一化，将归一化后的结果记为目标视频帧中每个像素点的信息损失程度。

10.根据权利要求1所述的一种矿下视频无线传输自适应编码方法，其特征在于，所述根据每帧视频帧中每个像素点的信息损失程度对视频帧进行自适应编码，包括的具体步骤如下：

在游程统计过程中，对游程统计方向相邻的像素点A的灰度值进行近似处理，以增加游程长度，其中，近似处理具体为：当像素点A与当前游程统计像素点的灰度值差值的绝对值在像素点A的允许误差内，将像素点A的灰度值调整为与当前游程统计像素点的灰度值一致；

像素点的允许误差的获取方法为：将目标视频帧中的任意一个像素点记为目标像素点，目标视频帧中目标像素点的允许误差的具体计算公式为：

式中，/>表示目标视频帧中目标像素点的允许误差，R表示整体损失系数，P表示目标视频帧中目标像素点的信息损失程度。