无人机高清影像实时压缩处理传输平台解决方案

　　一、简介

　　无人驾驶飞机简称无人机（ Unmanned Aerial Vehicle，缩写 UAV） ， 是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、 执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。无人机与遥感技术的结合， 即无人机遥感，是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS 差分定位技术和遥感应用技术， 具有自动化、智能化、专题化快速获取国土、资源、环境等的空间遥感信息， 完成遥感数据处理、建模和应用分析能力的应用技术。具有低成本、低损耗、可重复使用且风险小等诸多优势，其应用领域从最初的侦察、早期预警等军事领域扩大到资源勘测、气象观测及处理突发事件等非军事用途。

　　数据传输存储技术是无人机遥感数据重要组成部分，其中数据传输与压缩、 解压缩系统是无人机航空遥感系统中的关键技术之一。数据传输是否稳定、 流畅直接影响到无人机遥感的质量，特别是在应对紧急事件时决策者要根据无人机传回来的实时画面指定解决方案、 做决策。原始的无人机航拍图像数据量庞大，因此需要进行压缩存贮和传输。由于无人机图像质量差， 易受环境干扰，其码率跳动变化大，因此对于带宽受限的无线信道传输具有很大挑战。

　　无人机低空航拍摄影技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充，在国外已得到广泛应用。而随着我国信息化建设和科学技术的不断进步和发展，无人机的研究发展在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造和实际应用等诸多技术领域都有了长足的进步，达到了实际应用水平。这些致使无人机低空航拍摄影的广泛应用已经成为必然趋势，2009年国家遥感、测绘系统大力推动该技术发展，促使无人机低空航拍摄影项目逐渐成为测绘、规划、应急等国家单位积极推行的先进项目和技术示范项目。

　　二、平台介绍

　　机载图像处理系统需要处理的视频种类多样，如高清晰光学相机拍摄的运动视频或者高分辨率图片，机载SAR成像系统产生的SAR图像。以上视频或图像都需要压缩编码，然后存储或传输。

　　本项目是以无人机为飞行平台，利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能，可广泛应用于国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等领域。

　　项目主要用于遥感影像的获取，同时可以根据需要搭配卫星遥感和有人机遥感平台，实现高低搭配，优势互补。无人机低空航拍摄影广泛应用于国家基础地图测绘、数字城市建设、通信站点建设、国土资源调查、土地地籍管理、城市规划、突发事件实时监测、灾害预测与评估、城市交通、网线铺设、数字农业、测绘、环境治理、生态保护、森林管理、矿产开发等领域，对国民经济的发展具有十分重要的现实意义。

　　三、本公司的板卡

　　1、项目内容

　　机载视频图像种类多样，要求编码器具备很高的处理能力和灵活性。基于CCD传感器+DM6467的智能视频处理套件说明书，广泛用于智能监控、电子警察、视频会议、生物仪器、机器视觉等领域。该平台主要通过CCD传感器采集图像，通过DSP进行信号处理，获得智能信息，并进行图像压缩和抓拍。从而为各种应用提供报警信息和现场采样。

　　CCD传感器主要采用sony ICX274AL芯片。

　　TI 芯片TMS320DM6467，为TI 新一代高清视频处理芯片，通过其多内核设计，能实现较前代数字媒体处理器高十倍的性能。DM6467 处理器集成了 ARM 与 DSP 内核，并采用高清视频/影像协处理器 （HD-VICP）、视频数据转换引擎以及目标视频端口接口。HD-VICP 通过面向 HD 1080i H.264 high profile 转码的专用加速器，实现了超过 3 GHz 的DSP 处理能力，同时视频数据转换引擎还能管理包括垂直下调节 （downscaling）、色度采样 （chroma sampling） 以及菜单覆盖 （menu overlay） 功能等在内的视频处理任务。DSP 内核可用于管理多格式视频转码，并为支持其它应用性能预留了足够空间。DM6467 可满足媒体网关与 MCU 等需要转码技术的市场要求，但其强大的灵活性与高效性对要求同时进行高清编码与解码的应用来说也非常具有吸引力，如视频语音或视频安全等对于多通道标清编码要求较高的市场。该器件的连接外设中还包括业界标准 PCI 总线与千兆以太网。

　　2、基本功能

　　开发以该芯片为基础的硬件平台是本项目的核心内容，主要功能如下：

　　1）相机结构为自定义尺寸，大小为100mm X 70mm X 56mm

　　2）系统采用DSP+FPGA为核心结构，DSP为TMS320DM6467 主频为729MHz，FPGA为Altera芯片 EP3C25F324。

　　3）支持 一路高清CCD 200万象素的原始数据流输入接口。

　　4）支持一路千兆网络传输，为RJ45电口。

　　5）支持1路RS232通信，兼容RS485。

　　6）支持自动光圈，自动电子快门功能，适应不同监控环境

　　7）工作电压：电压/直流12V，功耗小于5W。

　　8）环境条件： 工作温度：-20℃～+60℃；存储温度：－45℃～＋65℃；

　　相对湿度：<=95±3%，+35±3℃;

　　9）振动、冲击要求为：

　　振动：2g（20Hz～500Hz～20Hz）（刚性）；

　　冲击：垂直轴向　≥15g；

　　横轴方向　≥10g;

　　纵轴方向　≥10g

　　3、软件支持

　　1）支持linux 操作系统

　　2）支持H.264的视频压缩，Jpeg图片压缩。

　　3）支持高清和 CIF 双码流输出

　　4）支持网络的RTCP UDP数据发送。

　　5）支持客户端测试程序。

　　6）根基您的需要可以植入其它算法。

　　4、应用范围：

　　可用于人脸识别、车牌识别、行为识别、机器视觉、生产线检测、生物仪器、医疗仪器等二次开发和使用。

　　四、产品实例

　　无人机系统通过配置摄像机、高分辨率照相机、红外夜视仪和图像传输等任务设备，实现空中巡视，并在巡视中实时传回视频图像，存储高清照片供返回地面处理，其中红外夜视仪的配置满足夜晚的巡视要求。

　　航拍原图：

　　实际比例局部图：