烟气图像编码压缩算法研究

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1、气图像编码压缩算法研究（1渤海大学公共计算机教研部，辽宁锦州,121000）摘要：为了实现通过现场总线控制系统传输现场所采集到的烟气图像，本文研究了烟气图像的压缩，提岀了一种失真小、速度快、压缩比高的烟气图像编码压缩算法，实验证明本方法简单、有效，可以满足发电厂观测烟气排放的需要.关键词:烟气图像；方块编码；像索ResearchonthefumepictureencodingYANGYu-qiang1,,WANGXiao-ming1(Departmentofpubliccomputer,BohaiUniversity,

2、Jinzhou,Liaoning,China,121000)Abstract:TouseFCS(FieldbusControlSystem)toconveyanddisplayfumepictures,thepaperstudiesthecompressionofthefumepicturesanddescribesacompressionmethodbywhichfumepicturescanbecompressedquicklyandsmaller・Keywords:fumepictures；blockencodi

3、ng；pixelo引言烟气监测是发电厂保证燃煤机组排放合格的一个重要手段，冃前常用的方案是架设一至多个摄像头，每个摄像头通过独立的视频电缆将图像信号传送到控制室，再通过工业电视rh人工对各个烟气排放口进行分时切换监视，并判断排放是否合格。这种方案存在几个明显的不足，一是信号的切换和烟气排放情况的判断均由人工操作实现,频繁切换和准确实时的监测不切实际；二是在控制室内安放工业电视和视频切换开关不符合现代控制室的设计原则；三是长距离架设多条视频电缆会增加成本。随着现场总线技术在现场的逐步应用，应用现场总线技术实现烟气监测己经

4、对行而HI-分必要。这种技术的应用方案由摄像头、现场总线烟气监测仪表及控制室内操作员站上的软件接口组成，与传统的方案相比，它取消了工业电视及视频切换开关，代Z以操作员站上的计算机显示器，同时由于一条现场总线上允许挂接多块仪表，因此只需耍一根电缆就可以连接多个摄像头，显然节省了电缆及敷设费用，此外现场总线仪衣均为稠能仪衣，因此述町以通过操作员站•的键盘、鼠标方便地实现摄像头的方位、焦距调节。尽管如此，口前现场总线的带宽较窄，无法直接传送数字化厉的视频信号，因此必须对数字化后的烟气图像信号进行人幅度的压缩，经过现场总线传送

5、到操作员站后再运行解压缩算法，解压原始图像。由于图像信号的带宽要求与现场总线带宽Z间的□大差异，无损压缩以及简单的图像压缩算法均不适用，因此，研究高压缩比的、运算复朵度低的、适合烟气图像的有损压缩算法具有重要意义。1.烟气图像编码算法1・1烟气图像研究鉴于烟气图像编码压缩算法在现场总线控制系统屮使用，本文对烟气图像、烟气图像在现场总线控制系统中的传输和烟气图像的检验需要进行了硏究和分析，认为烟气图像有如下特点：（1）烟气图像的色彩极不丰富，可以通过灰度图像直接进行显示。烟气图像通常是由黑口两种颜色组成，很少有黄色等其他

6、色彩。同时人们观察烟尘视觉黑度和其中的烟尘含量时主要依靠林格曼黑度。林格曼黑度是十九世纪末期由法国科学家林格曼提出的，是将图放置在适当的位置上，使图中的黑度与烟气图像的黑度（或不透光度）进行比较，凭借视觉进行比较和评价。其标准形式由六个14X21厘米不同黑度的长方形小块组成，其中除全白、全黑分别代表烟气黑度的0级和5级外，其余4个级别是根据黑色条格占整体的百分数来确定的，黑色条格占20%的为1级；占40%的为2级；占60%的为3级；占80%的为4级；六个级别统称为林格曼级。通过林格曼黑度人们就可以分辨出烟气的排放和污染

7、状况了。（2）烟气图像的细节极不丰富。烟气图像像素的灰度值比较集中，而口灰度值相近的像素总是分布在面积大而又连续的区域中。（3）烟气图像在短时间内的变化往往不大，一秒内的图像可以看作是没有变化的，因此在传输烟气图像的过程中可以只传送静态图像，每秒1幅就可以描述烟气图像变化的过程和状态。眼睛对所有的视觉信息并不具有相同的敏感度，人在观察图像的时候主要是寻找某些比较明显的1=1标特征，而不是定量地分析图像屮每个像索的亮度J®烟气图像的细节又极其不丰富，一切都说明烟气图像具冇极大的像素间兀余和心理视觉兀余.基于此,笔者认为可

8、以先将烟气图像按照2X2相邻像素进行采样，将这4个和邻像素的灰度值求均值，再进行深度压缩。这在一处的程度上虽然降低了空间分辨率和灰度级分辨率，但由于烟气图像的细节和色彩都极不丰富因此可以执行，同时由于空间分辨率缩小了4倍实际上就等于进行了4借压缩比的压缩；对于灰度级分辨率的深度压缩乂使具有相同灰度值的像素点的数量增多，进而冇利于扩