矿用救援机器人音视频采集系统的研究与设计
发布时间：2021-06-18 14:57
煤矿事故发生后,井下环境错综复杂,气温升高,爆炸性混合物浓度增大,环境极其不稳定,随时都可能发生冒顶和二次爆炸事故,救援队员贸然进入事故现场实施救援会对救援人员生命安全构成巨大威胁。因此,研发可以替代救援人员进入事故现场探测环境的矿用救援机器人对救援工作具有重要意义。课题来源于重庆多朋科技有限公司的ZRK矿用救援机器人横向课题。本文针对ZRK救援机器人定制设计一套音视频采集系统,以满足井下黑暗环境机器人的视觉和听觉需求,采集井下音视频数据并回传至救援指挥中心,为制定救援方案提供重要参考依据。通过对系统的需求分析,对比不同的方案,最终选用了以S5PV210为平台的音视频采集方案。矿用救援机器人音视频采集系统以模块化思想设计,由处理器单元、视频单元、音频单元、通信单元和供电单元等组成。针对井下实际情况,视频单元采用高灵敏度、大尺寸1/2MCCD摄像头搭配波长为850nm的第三代点阵式红外LED的主动视频采集技术实现低照度视频采集,选用低功耗的TVP5150视频编码芯片对摄像头输出的PAL制式电视信号进行模数转化和亮色分离,输出标准的ITU-R BT601数字视频信号供S5PV210处理器压...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红外视频采集原理框图
将会逐步取代阵列式红外补光方式。点阵式红外补光灯如图2.2（b）所示。半导体激光辅助光源与红外 LED 辅助光源发光原理不同。半导体激光辅助光源是通过电子受激跃迁把能量以光的形式辐射出去，辐射出的光束细、亮度高，不能直接用以照明，需要光学系统将点光源转换为面光源，然后照射目标范围。半导体激光二极管功率有 1~10W 不等，一般多用于室外的夜视监控系统中，如高速公路、铁路等环境中[35~37]。半导体激光辅助光源是一种新型技术，成本较高，且发展还不是很成熟，还处于行业研发和试用阶段。综合对比三种不同类型的补光方式，第三代点阵式红外补光技术由于其技术成熟成本低、寿命长、光电转换效率高、照度均匀及辅助成像细腻，尤其适合应用在视频采集系统中。（a）阵列式红外补光 （b）点阵式红外补光图 2.2 辅助光源补光方式
图 2.3 MCCD 图像传感器光谱响应曲线看出，本文所用的摄像头对光谱的响应主要集中在随着波长的增大而降低。选择光源波长较短的红外穿透能力较差，照射距离近；选择光源波长较长的但辅助视频采集图像质量差。同时大气中存在的各使得光线能量损失，图像传感器接收到的信号减弱（大气窗口是指光线透过率较高的波段）之内，常850nm 和 940nm，均在大气窗口之内，综合考虑图像，本文选用波长为 850nm 的第三代点阵式红外 LED信号采集原理摄像头一般输出 PAL 或 NTSC 制式的模拟电视信号。会制定的电视标准，帧率为 29.97fps，电视扫描线为 在后，画面宽高比 4:3，主要用于美国、日本等地区电视扫描线为 625 线，隔行扫描，奇场在前，偶场国、新加坡等地区。无论是 NTSC 制还是 PAL 制都
【参考文献】：
期刊论文
[1]本质安全型低照度视频采集激光辅助光源设计[J]. 李文峰,蔡蓬勃. 工矿自动化. 2019(01)
[2]煤矿救援机器人及本安驱动系统的应用研究[J]. 温学雷. 中国煤炭. 2018(11)
[3]2002～2016年我国煤矿事故统计分析及预防措施[J]. 刘艳亮. 陕西煤炭. 2018(03)
[4]光源是影响视频安防监控图像质量的重要因素[J]. 孙家华. 中国公共安全. 2018(05)
[5]浅谈印制电路板的设计与制作[J]. 文军,刘诚,谢言清. 中国高新区. 2018(04)
[6]CCD与CMOS国内外技术发展综述[J]. 王世和,陈远金,刘彬. 内燃机与配件. 2017(13)
[7]煤矿救灾机器人研究现状及发展方向[J]. 由韶泽,朱华,赵勇,陈常. 工矿自动化. 2017(04)
[8]2004—2015年全国煤矿事故分析[J]. 孙继平,钱晓红. 工矿自动化. 2016(11)
[9]提升摄像机夜间监控效果需考虑的因素[J]. 程玮. 智能建筑. 2015(09)
[10]什么是星光级低照度摄像机[J]. 周宇杰. 智能建筑. 2015(09)
博士论文
[1]矿用救援机器人关键技术研究[D]. 刘建.中国矿业大学 2014
[2]爆炸性气体环境下本质安全电路放电理论及非爆炸评价方法的研究[D]. 刘建华.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]矿用本安型网络摄像仪关键技术研究及实现[D]. 苏梦圆.西安科技大学 2017
[2]煤矿救援机器人导航系统研究[D]. 李猛钢.中国矿业大学 2017
[3]基于工业互联网的煤矿井下机器人导航与无线视频监控技术研究[D]. 谭玉新.北京交通大学 2017
[4]基于WIFI定位的多移动机器人视频采集设计与实现[D]. 苗梦浩.电子科技大学 2017
[5]煤矿井下移动视频监控系统的设计与实现[D]. 胡江浪.南京信息工程大学 2016
[6]煤矿井下探测机器人的远程监控设计与实现[D]. 索圣超.江西理工大学 2016
[7]本质安全超声波测距系统设计[D]. 孔维正.太原理工大学 2016
[8]红外球形摄像机的补光与低速特性研究[D]. 汪旭莹.中国计量学院 2015
[9]移动救援机器人远程监测系统的研究与设计[D]. 张蕾.长安大学 2014
[10]井下搜救机器人音视频采集传输研究与实现[D]. 王立红.山东科技大学 2011
本文编号：3236868
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红外视频采集原理框图
将会逐步取代阵列式红外补光方式。点阵式红外补光灯如图2.2（b）所示。半导体激光辅助光源与红外 LED 辅助光源发光原理不同。半导体激光辅助光源是通过电子受激跃迁把能量以光的形式辐射出去，辐射出的光束细、亮度高，不能直接用以照明，需要光学系统将点光源转换为面光源，然后照射目标范围。半导体激光二极管功率有 1~10W 不等，一般多用于室外的夜视监控系统中，如高速公路、铁路等环境中[35~37]。半导体激光辅助光源是一种新型技术，成本较高，且发展还不是很成熟，还处于行业研发和试用阶段。综合对比三种不同类型的补光方式，第三代点阵式红外补光技术由于其技术成熟成本低、寿命长、光电转换效率高、照度均匀及辅助成像细腻，尤其适合应用在视频采集系统中。（a）阵列式红外补光 （b）点阵式红外补光图 2.2 辅助光源补光方式
图 2.3 MCCD 图像传感器光谱响应曲线看出，本文所用的摄像头对光谱的响应主要集中在随着波长的增大而降低。选择光源波长较短的红外穿透能力较差，照射距离近；选择光源波长较长的但辅助视频采集图像质量差。同时大气中存在的各使得光线能量损失，图像传感器接收到的信号减弱（大气窗口是指光线透过率较高的波段）之内，常850nm 和 940nm，均在大气窗口之内，综合考虑图像，本文选用波长为 850nm 的第三代点阵式红外 LED信号采集原理摄像头一般输出 PAL 或 NTSC 制式的模拟电视信号。会制定的电视标准，帧率为 29.97fps，电视扫描线为 在后，画面宽高比 4:3，主要用于美国、日本等地区电视扫描线为 625 线，隔行扫描，奇场在前，偶场国、新加坡等地区。无论是 NTSC 制还是 PAL 制都
【参考文献】：
期刊论文
[1]本质安全型低照度视频采集激光辅助光源设计[J]. 李文峰,蔡蓬勃. 工矿自动化. 2019(01)
[2]煤矿救援机器人及本安驱动系统的应用研究[J]. 温学雷. 中国煤炭. 2018(11)
[3]2002～2016年我国煤矿事故统计分析及预防措施[J]. 刘艳亮. 陕西煤炭. 2018(03)
[4]光源是影响视频安防监控图像质量的重要因素[J]. 孙家华. 中国公共安全. 2018(05)
[5]浅谈印制电路板的设计与制作[J]. 文军,刘诚,谢言清. 中国高新区. 2018(04)
[6]CCD与CMOS国内外技术发展综述[J]. 王世和,陈远金,刘彬. 内燃机与配件. 2017(13)
[7]煤矿救灾机器人研究现状及发展方向[J]. 由韶泽,朱华,赵勇,陈常. 工矿自动化. 2017(04)
[8]2004—2015年全国煤矿事故分析[J]. 孙继平,钱晓红. 工矿自动化. 2016(11)
[9]提升摄像机夜间监控效果需考虑的因素[J]. 程玮. 智能建筑. 2015(09)
[10]什么是星光级低照度摄像机[J]. 周宇杰. 智能建筑. 2015(09)
博士论文
[1]矿用救援机器人关键技术研究[D]. 刘建.中国矿业大学 2014
[2]爆炸性气体环境下本质安全电路放电理论及非爆炸评价方法的研究[D]. 刘建华.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]矿用本安型网络摄像仪关键技术研究及实现[D]. 苏梦圆.西安科技大学 2017
[2]煤矿救援机器人导航系统研究[D]. 李猛钢.中国矿业大学 2017
[3]基于工业互联网的煤矿井下机器人导航与无线视频监控技术研究[D]. 谭玉新.北京交通大学 2017
[4]基于WIFI定位的多移动机器人视频采集设计与实现[D]. 苗梦浩.电子科技大学 2017
[5]煤矿井下移动视频监控系统的设计与实现[D]. 胡江浪.南京信息工程大学 2016
[6]煤矿井下探测机器人的远程监控设计与实现[D]. 索圣超.江西理工大学 2016
[7]本质安全超声波测距系统设计[D]. 孔维正.太原理工大学 2016
[8]红外球形摄像机的补光与低速特性研究[D]. 汪旭莹.中国计量学院 2015
[9]移动救援机器人远程监测系统的研究与设计[D]. 张蕾.长安大学 2014
[10]井下搜救机器人音视频采集传输研究与实现[D]. 王立红.山东科技大学 2011
本文编号：3236868
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