井下视像技术研究

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1、井下视像技术研究摘要：随着测井技术的不断发展，井下视像技术在测井中的应用也取得突飞猛进的进步。本文系统介绍了其中的视频釆集与制式分解技术、视频的压缩与传输技术等技术。关键词：井下视像视频采集制式分解数字视频井下视像系统在套管井中，可以用来监测套管的错位、腐蚀、破裂、变形、断裂、射孔等状况；在裸眼井中，可用于孔洞地层结构、岩层裂缝等的识别。此外，还可用于监测油管或套管内壁的结垢情况；探明井下落物的位置与形状；检测射孔后套管的情况；了解射孔层位产液状况等。总之，井下视像技术能够直观、及时地发现井下所出现的问题，以积极、冇针对性地采取弥补措施，这对于提高

2、产量以及保证生产的顺利进行具有重要的意义。此外，它具有结构简单、体积小、图像直观实时可视、数宁图像传输速率快、价格相对低廉等优势。从这个角度来说，井下视像技术将会有良好的应用前景。一、视频采集与制式分解技术1•视频采集作为采集图像的装置，摄像头将收集到的视频信号转化为电信号，以便于进行信号处理。根据组成元件的差异，可将摄像头分为CCD摄像头和CMOS摄像头。CCD摄像头（ChargeCoupledDevice,电荷藕合器）是一种新型半导体集成光电器件，从20世纪70年代初发展起來，于1970年由美国贝尔实验室首先提出的。在经历了一段时间的研究开发之

3、后，建立了一套基于一维势阱的非稳态CCD理论。近年来，CCD摄像头在视频采集领域得以广泛应用。CMOS摄像头是一种新兴的感光设备，其工作原理与CCD相同，不过偶尔会出现一些色偏，因此其成像的清晰度不如CCDO但这样的成像质量对于一般的应用來说完全可以接受。为前摄像头有很多型号，要根据具体的应用情况来挑选。一般说来，对摄像头的基本要求包括较好的光源与系统性能匹配的图像分辨率，尽可能广的视和、尽可能小的直径。2.制式分解制式分解是指将模拟视频信号转换成数字YUV信号，包括数字化视频信号和转换信号格式。数字化视频信号。数字视频信号的传输，首先需要解决的问

4、题是将视频信号数字化。这包括两个方面：亮度电平值的离散和数字化，以及空间位置的离散和数字化。需要对视频信号进行抽样、量化和编码。（1）抽样、量化信号。二维平面图像看可表示为f（x,y,t）,该函数在时间和空间上都是连续的，其所包含的信息是无穷的，且所占带宽是无限的。因此需要对其加于限制，抽样和量化是可采取的冇效方法。（2）数字编码。视频信号是一种有灰度层次的图像信号，对视频信号进行数字编码的原理是：在保证一定质量的前提下（按主观评价得分或信噪比要求），以最少比特数表达视频图像。对标量量化來说，通常先对视频信号进行线性PCM编码，其信噪比与量化比特数

5、的关系为：每像素的编码比特数每减少或增加1,信噪比大约减少或增加6dBo转换信号格式。图像的RGB空间表示，是指将视频描述成一组连续的画面，并将每个画面看成二维像素阵列，而每一像素的彩色表示由三个分量构成：R（红），G（绿），B（蓝）。但大多数压缩算法是在另一个彩色空间，对PAL制式来说，是在YUV空间中进行压缩处理。在YUV空间里，每一彩色像素包含另外三个分量：Y（亮度分量），U、V（两个色差分量）。可通过两个空间之间的联系进行空间转换。两个彩色空间的转换是以人类视觉系统的特性为基础的：在RGB空间中，R、G、B三个信号中的其中一个有变化，则总的

6、图像色彩就会产生变化，肉眼能轻易识别这种变化；但肉眼对Y,U,V三个信号变化的反应是不同的，其中亮度分量的变化比较敏感，而对色差分量的变化不是很敏感，由此可以较多的考虑亮度信号，而采用一些处理方法以提高色差信号的压缩比。二、视频的压缩与传输技术1・数字视频压缩由于数据量的庞大，且受存储空间与信道带宽的制约，数字图像和视频在实际应用存在很大的困难，数据压缩就变得十分必要，并出现了各种压缩算法和以ITU-T的H.261/263、ISO的JPEG和MPBG-1/2等为代表的国际压缩标准。这些压缩算法主要采用的是通过块运动估计/补偿技术进行时间冗余的消除，

7、基于块的离散余弦变换进行空间冗余的消除，最后经过变长编码消除统计冗余，它们在实际中都得到了广泛的应用。一般來说，图像压缩技术分为有损图像压缩技术和无损图像压缩技术两大类，其中后者的普遍缺陷是压缩比过小，如位平面编码、变长编码、无损预测编码(DPCM)等，因此其应用领域有很大的局限。当前应用较广泛的有损图像压缩算法主要有两种：一种是传统的有损图像压缩技术，以离散余弦变换(DCT,DiscreteCosineTransformation)为代表。由于其原理存在明显的缺陷，使得离散余弦变换在人压缩比的情况下，易出现“方块”效应。此外，山于DCT变换必须存

8、储三角函数，且在运算过程中会有舍入误差，就极大地影响了解压精度。当今流行的另外一种有损图像压缩技术是分形压缩，此种压缩算法