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移动远程交互控制中的图像处理远程控制

时间:2018-04-11 11:51  编辑:眼爆科技

  1、引言

  目前,移动机器人已经广泛地应用于未知领域探索、危险环境工作及排险救灾等方面,针对这些人类无法亲临现场的场合,为了方便远程控制机器人和了解现场状况,往往需要移动机器人拍摄现场图像并远程传输到监控中心,以进一步指导和控制机器人工作,实现移动机器人的人机交互控制,通过图像可获取丰富的信息,应用图像监控可以将人控和移动机器人自身控制更好地协调起来,从而提高了机器人的鲁棒性。

  移动机器人通常采用基于现场总线的本地控制方式,其适应性差,操作范围有限,且易受外界各种因素的破坏,大大地限制了移动机器人的应用范围。同时随着移动机器人系统的复杂度和集成度的提高,采用现场总线的方式存在走线困难和开放性差等问题[1],,而采用无线交互控制可以较好地解决这一问题。为了实现移动机器人远程图像无线传输,可借助于覆盖范围极广的移动通信网络,目前主要的移动通信网络有GPRS/GSM和CDMA,CDMA无线网络抗干扰能力强,其无线数据传输速率(153.6Kbps)和系统容量是GPRS/GSM的4~5倍,且网络阻塞率低,接通率高,可与Internet互连,不受时间和距离地限制,在一定程度上较好满足较大数据量无线传输的实际需要。

  为了提高无线通讯的实时性,必须对图像等大数据量信息进行压缩。因此,基于移动通信网络的图像无线传输系统设计的重点之一就是图像压缩编码。目前图像压缩编码在算法上已经取得很大的进展,但就其成熟性而言,应用较广的仍然是JPEG或MPEG。JPEG算法针对单帧的图像图片进行处理(帧内压缩),和利用图像序列间相似性(帧间压缩)的MPEG技术相比,在连续图像传输过程中,JPEG对于传输信道一次误码最多损失图像序列中的一幅,而MPEG将导致后续多幅帧间编码序列无法复现[2],更好满足移动机器人远程图像监控对可靠性的要求。同时JPEG算法压缩比可灵活控制,且在较大压缩比下仍能保持较高的图像质量,更方便远程监控中心根据传输速率仍较低的无线移动通信网络状况和实际需要对传输图像质量及大小进行调整。因此本文图像压缩优选JPEG。

  2、系统总体设计

  2.1 系统组成与原理

  图1所示为基于图像无线传输的移动机器人远程交互控制系统组成结构框图,整个系统包括图像采集终端、CDMA移动网络和远程监控中心3个部分,图像采集终端根据远程监控中心控制命令进行图像数据的采集和压缩,处理后的图像数据由CDMA无线数传模块进行打包处理后,通过CDMA移动网络传送到远程监控中心,远程监控中心通过Internet接受数据包并对数据解包后,便可对压缩图像进行解压、存储和显示。

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