基于水聲通信的灰度圖像傳輸方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于水聲通信的灰度圖像傳輸方法。本發明首先進行圖像采集，把壓縮轉換后的圖像存儲到水下發送方的串口通信緩存模塊，準備發送。其次建立發送方與接收方的連接。然后確定發送方的數據發送形式和接收方的數據接收形式。最后進行超時檢測。本發明使得水聲圖像傳輸極大的提高了探測范圍，不受線纜約束，為水下多點成像測控提供可能。同時可以搭載在AUV等無纜設備。
【專利說明】基于水聲通信的灰度圖像傳輸方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于深海長距離傳輸領域，涉及以長距離可靠水聲圖像傳輸為主要功能的傳輸方法，為深海資源勘探、海底地質地貌研究及海底生物探明提供了一種便捷直觀的方法。
【背景技術】
[0002]當今陸地資源的日益匱乏，人們越來越認識到占地球75%面積的海洋必將成為人類賴以生存的物質基礎，將對人類發展和社會進步起到舉足輕重的作用。海洋成為21世紀各國的必爭之地已無可非議。同時，海洋具有極其重要的軍事地位。南海亂局、釣魚島之爭歸根結底就是海洋之爭！由于海洋環境的苛刻性，至今人類對于大洋深處的了解依然非常有限。我國的深海資源調查起步較晚，在調查手段的多個【技術領域】缺乏有效的方法與經驗。為了獲得水下寶貴的視覺信息，需要將海底成像設備獲取的圖像傳送到水面母船。水聲通信在海洋探測和開發過程中具有里程碑式的意義，它使水下無線通信技術成為可能。本發明主要設計了一種通過水下成像設備獲取圖像信息進行水聲通信從而傳輸圖像。現在由海底成像設備向水面傳輸圖像，大多數情況下是通過光纖進行的，但是光纖的實用極大的限制了成像設備的探測范圍無法使用在深海領域，并且無法搭載在AUV等水下無纜設備。
[0003]水聲通信優點使得圖像數據以無線的方式傳輸到水面，而影響水聲信道傳輸的因素主要有兩個:圖像的壓縮率和信道的調制方式。本發明通過對圖像的壓縮和對傳輸數據進行編碼使得圖像高效可靠地進行傳輸。
【發明內容】
[0004]本發明提出了一種新的海底圖像傳輸方法，提出了一種用于海洋的可靠的水聲圖像傳輸技術，本發明基于水聲通信的灰度圖像的傳輸方法主要包括以下步驟:
(I)打開圖像采集模塊，采集圖像信息。
[0005](2)通過圖像壓縮轉換模塊把接收到的RGB圖像轉換為灰度圖像。
[0006](3)通過雙峰法的到灰度圖像二值化閾值為圖像二值化做準備。
[0007](4)對灰度圖像進行二值化，從而達到壓縮圖像的目的。
[0008](5)通過邊緣檢測算法，得到二值圖像的邊緣像素點，并賦一值(黑色)其余像素點賦零值(白色)，從而得到可以顯示出水下環境及其生物輪廓的二值圖像。
[0009](6)利用相鄰同色像素點，進一步對像素矩陣進行壓縮編碼，編碼規則為一位像素點顏色數據，八位相同像素點數數據，以此類推，從而大大壓縮圖像的數據為其通過水聲傳輸提供了可能。
[0010](7)把壓縮轉換后的圖像存儲到水下發送方的串口通信緩存模塊，準備發送。
[0011](8)打開通信緩存模塊串口，使能串口接收，對串口數據流進行分析，從連續的數據流中分離各個數據幀，并將各個數據幀保存。
[0012](9)從串口通信緩存模塊讀取待發送的圖像信息，根據圖像的實際大小把圖像數據分成若干數據幀。
[0013](10)數據幀發送:
(10.1)向數據發送緩沖區填充好每幀需要發送的信息，包括幀頭、發送序列號、接收序列號、數據部分和幀尾。并啟動重發定時器。
[0014](10.2)等待對方應答，應答幀數據中包含下一個希望接收的發送序列號。如果重發定時器到還未收到對方應答數據，重新發送上面步驟準備好的數據幀。
[0015](10.3)重發后還沒收到對方應答，則重復上一步驟；否者繼續執行下面的步驟。
[0016](10.4)關閉重發定時器。如果要發送的圖像還未發送完畢，則跳到步驟(10.1)繼續發送下一個數據幀。
[0017](11)數據接收:
(11.1)當接收到數據幀時，比較接收到的一幀數據的幀頭和幀尾是否符合應接收的幀信息。如果不符合格式要求則說明這個數據幀出現了錯誤，直接丟棄該數據幀；如果幀頭和幀尾符合格式要求則進入下一步。
[0018](11.2)判斷是否是最后一幀數據，如果不是則跳到步驟(11.1);否則進行圖像合成。
[0019]本發明與傳統的光纖圖像傳輸方式相比具有以下優點:
(I)水聲圖像傳輸使得探測范圍不受線纜約束。
[0020](2)為水下多點成像測控提供可能。
[0021](3)可以搭載在AUV等無纜設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是通信雙方的連接狀態圖。
[0023]圖2是基于串口通信的長距離可靠傳輸方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖1、圖2和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0025]第一步:(圖像采集處理開始)打開水下攝像頭，采集圖像。
[0026]第二步:通過圖像壓縮轉換模塊把接收到的RGB圖像轉換為灰度圖像。
[0027]第三步:通過雙峰法的到灰度圖像二值化閾值為圖像二值化做準備。對圖像進行二值化，從而達到壓縮圖像的目的。
[0028]第四步:通過邊緣檢測算法，得到二值圖像的邊緣像素點，并賦一值(黑色)其余像素點，并賦零值(白色)，從而得到可以顯示出水下環境及其生物輪廓的二值圖像。
[0029]第五步:利用相鄰同色像素點，進一步對像素矩陣進行壓縮編碼，編碼規則為一位像素點顏色數據，八位相同像素點數數據，以此類推，從而大大壓縮圖像的數據為其通過水聲傳輸提供了可能。
[0030]第六步:將壓縮后的圖像存儲于緩存模塊的存儲區域等待發送。(圖像采集處理結束)
第七步:打開使能串口。
[0031]第八步:(開始發送圖像)向數據發送緩沖區填充好待發送幀，開啟重發定時器。通過串口發送一幀數據給水下聲吶,水下聲吶接收到一幀數據通過聲波發送給水面聲吶。水面聲吶接收到一幀數據把數據存儲到緩存模塊中，等待接收下一幀數據。
[0032]第九步:等待對方應答，應答幀數據中包含下一個希望接收的發送序列號。如果重發定時器到還未收到對方應答數據，重新發送上面步驟準備好的當前幀。如果收到對方應答數據，則關閉重發定時器。
[0033]第十步:如果要發送的圖像還未發送完畢，則跳到第八步繼續發送下一個數據幀。
[0034]第十一步:(接收流程開始)當接收到數據幀時，比較接收到數據的幀頭和幀尾是否符合應接收的幀信息。如果不符合格式要求則說明這個數據幀出現了錯誤，直接丟棄該數據幀；如果幀頭和幀尾符合格式要求則進入下一步。
[0035]第十二步:判斷是否是最后一幀數據，如果不是則跳到第十一步；否則進行圖像合成和存儲。
【權利要求】
1.基于水聲通信的灰度圖像傳輸方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)打開圖像采集模塊，采集圖像信息； (2)通過圖像壓縮轉換模塊把接收到的RGB圖像轉換為灰度圖像； (3)通過雙峰法得到灰度圖像二值化閾值為圖像二值化做準備； (4)對灰度圖像進行二值化，從而達到壓縮圖像的目的； (5)通過邊緣檢測算法，得到二值圖像的邊緣像素點，并賦一值其余像素點賦零值，從而得到可以顯示出水下環境及其生物輪廓的二值圖像； (6)利用相鄰同色像素點，進一步對像素矩陣進行壓縮編碼，編碼規則為一位像素點顏色數據，八位相同像素點數數據，以此類推，從而大大壓縮圖像的數據為其通過水聲傳輸提供了可能； (7)把壓縮轉換后的圖像存儲到水下發送方的串口通信緩存模塊，準備發送； (8)打開通信緩存模塊串口，使能串口接收，對串口數據流進行分析，從連續的數據流中分離各個數據幀，并將各個數據幀保存； (9)從串口通信緩存模塊讀取待發送的圖像信息，根據圖像的實際大小把圖像數據分成若干數據幀； (10)數據幀發送: (10.1)向數據發送緩沖區填充好每幀需要發送的信息，包括幀頭、發送序列號、接收序列號、數據部分和幀尾；并啟動重發定時器； (10.2)等待對方應答，應答幀數據中包含下一個希望接收的發送序列號；如果重發定時器到還未收到對方應答數據，重新發送上面步驟準備好的數據幀； (10.3)重發后還沒收到對方應答，則重復上一步驟；否者繼續執行下面的步驟； (10.4)關閉重發定時器；如果要發送的圖像還未發送完畢，則跳到步驟(10.1)繼續發送下一個數據幀； (11)數據接收: (11.1)當接收到數據幀時，比較接收到數據的幀頭和幀尾是否符合應接收的幀信息；如果不符合格式要求則說明這個數據幀出現了錯誤，直接丟棄該數據幀；如果幀頭和幀尾符合格式要求則進入下一步； (11.2)判斷是否是最后一幀數據，如果不是則跳到步驟(11.1);否則進行圖像合成和存儲。
【文檔編號】H04N7/24GK104301675SQ201410521969
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】蔡文郁, 王洪亮, 錢成國 申請人:杭州電子科技大學