图形图像通信与处理技术在林火监测中的应用 第8页
图像通信与处理技术在林火监测中的应用研究
方案或无连接的LJDP方案。。TCP负责把来自高层协议的数据装配成标准的数据包，
以保证传输数据的正确性，而IP负责在数据包上贴加接收端地址等信息，并在计算
机之间传输数据包。
4．4 C1ient／Server模式
4．4．1思想
Client／Server思想是把应用程序划分功能不同的两个部分，分别在不同的计算
机上运行，通过分工合作来实现一个完整的功能。其中一个为服务器程序，用来响
应和提供固定的服务；另一个为客户机程序，用来向服务器提出请求和要求某种服
务。发出请求的一方为客户机，而接收和处理请求的一方为服务器，它们之间的合
作模式称为Client／Setver模式。服务器和客户机是软件上相对的概念，在一台计算
机上也可以同时运行服务器程序和客户机程序，他们在进程中通信，此时这台计算
机既是客户机又是服务器。这个己从视频传输实验中验证，只要设置相同IP地址。
但是在通常情况下，服务器端程序和客户端程序分别在两台计算机上实现I”。
4．4．2套接标识符
在Client／Set’ver模式中，对客户机和服务器中的进程需要相互联系的端口号来递
送IP信息包。所有使用’FCP的应用程序都有一个标识协议本身的永久性端口号，
可供TCP使用的端口号共计65535。收发两端的传输层’FCP之间的通信由两个号码
的组合来鉴别：一个是机器的IP地址，另一个是。I'CP软件使用的端口号，这两个
号码组合在一起形成套接标识符(Socket)，收发双方都需要套接标识符。由于在互
联网中计算机IP地址是唯一的，而且对每台计算机的端口号也是唯一的．因此套接
标识符在互联网上也是唯一的，这样就可以通过套接标识符使互联网络上的进程之
间相互通信。互联网上收发两端的进程之间的通信建立过程如图4．3所示。
包含源端套接号的连接请求
图4．3使用套接标识符建立虚拟线路连接
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4．4．3步骤
如图4．4所示，服务器程序在一个特定的地址监听客户机对服务的请求，服务
进程一直处在休眠状态，直到一个客户机对这个服务的地址提出了连接请求，这时
服务器程序被“惊醒"并且为客户机提供服务，并对客户机请求给予适当的反应。
客户发出请求
客户机程
服务器发出响应
图4．4 client／server模型
服务器端程序．
4．4．4 TCP连接
如图4．5所示，’rcp连接一旦建立，应用程序就不断地把数据送到TCP发送缓
存(17CP Send Buffer)，TCP将数据流分成多段，并对每一段装上’rcp标题(1'CP
}teader)已形成TCP消息段(TCP Segment)。这些数据段封装成IP数据包(IP
Datagram)之后发送到网络上，当对方接收到消息段之后就把它存在TCP接收缓存
(17CP receive bu骶r)中，应用程序就不断地从这个缓存中读取数据。
客户机 服务器
图4．5 TcP发送和接收缓存
4．5视频采集与远程传输设计
4．5。l结构
如图4．6所示，视频采集与传输子系统主要包括前端采集部分、网络传输部分
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和接收部分。
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； 视频接收部分 !i ；
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I !I．—．．．．．—————．．．———————．．．．——．—．．．．．———．．．．——．．．．．．——．．．．。———．．J
图4．6基于TCP／IP协议视频传输结构
4．5．2前端采集部分
前端采集部分主要负责视频图像的采集、压缩。在转台上安装CCD摄像机，并
与客户机相连，CCD摄像机拍摄的森林区域场景通过同轴电缆或通过无线传输方式
输入到客户机中图像采集卡接口，完成视频图像信号的数据采集。由于视频流数据
量一般都较大，在时间上和空间上都含有许多冗余信息，图像自身的构造也存在冗
余性。另外受到网络带宽的限制，传输视频数据易会产生延迟，延迟时间与视频流
数据量大小有直接的关系。因此有必要对视频流进行压缩以备在网络上予以传输，
以减少网络带宽和减轻计算机负担，本系统采用了MPEG．1编码标准来减少数据量。
MPEG是国际标准化组织和国际电工委员会ISO／IEC下的一个制定动态视频压
缩编码标准的组织，全名为活动图像专家组(Moving PictureExpe~Group)，负责开
发电视图像数据和声音数据的编码、解码和它们的同步标准。MPEG．1处理的对象
是逐行扫描的图像，输入的视频信号必须是数字化的一个亮度信号和两个色差信号
('，，C6，C，)，经过预处理和格式转换选择一个合适的窗口、分辨率和输入格式，要求
色差信号和亮度信号在垂直和水平方向按2：1进行抽样。
MPEG．1的编码参数如表4．1所示，视频通道的位速率不超过1．5．Mb／s。但是它
可优化为中等分辨率，在其优化模式下，它采用所谓的标准交换格式(SIF)：
PA工,／SECAM为352~288象素。MPEG．1压缩的基本思想丰要表现两个方面：在空
间方向上，图像数据压缩采用JPEG压缩算法来去掉冗余信息；在时间方向上，图
像数据压缩采用移动补偿(Motion Compensation)算法来去掉冗余信息，有预测编
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码(DPCM)和帧间预测编码等【8lI’’1165 J。
表4．1 MPEG．1的编码参数标准
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┃ 主要应用 ┃ 空间分辨率 ┃ 时间分辨率 ┃ 位速率 ┃ 质量 ┃ 压缩率 ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫
┃CD．ROM上的 ┃ CIF格式， ┃ ┃ ┃ 相当于 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 25．30帧／秒 ┃ 1．．5Mb／s ┃ ┃ 20-30 ┃
┃ 数字电视 ┃ 288×360像素 ┃ ┃ ┃ VHS ┃ ┃
┗━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛
4．5．3网络传输部分
网络传输部分是将已经完成编码压缩的视频流通过客户机网卡传输媒介发送到
目的地，在传输过程中，需要提供传输差错检验，并且恢复丢失、重复或出错的数
据，保证数据安全到达接收端，实现点对点远程通信。在接收机(服务器)和发射
机(客户机)之间进行数据传送之间，先要建立’rcP／IP连接。
4．5．4视频接收部分
服务器把接收来的数据流通过解码方法还原为视频图像信号，它是视频编码的
逆向过程，并将之显示在监视器上，从而获得清晰流畅的画面，使决策者及时了解
现场状况。
4．6软件设计
视频采集与传输软件的编制是在
Windows 98操作系统下，利用Visual C++
和MPEG．1压缩和解压缩开发包，模块化
进行开发，它包括两大模块：初始化模块
和视频传输模块。
4．6．1初始化模块
初始化模块主要负责视频窗口的初始
化、视频的采集、显示等。其流程图如图
4．7所示。
4．6．2视频传输模块
视频传输模块负责视频发送和视频接
收，保证计算机借助’rCP／IP连接实现点对
点通信，流程图如图4．8所示。
图4．7初始化模块的使用流程
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