主動(dòng)降噪傳輸技術(shù)及在消防通信中的應(yīng)用分析

游漢卿

摘 要：在消防通信中，包括聲音通信與圖像通信兩種形式，這兩種通信體系都需要應(yīng)用降噪技術(shù)提高通信質(zhì)量。基于對(duì)當(dāng)前主動(dòng)降噪技術(shù)的了解和分析，本文分別提出了這兩種通信系統(tǒng)中的主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用方式，以達(dá)到提升通信質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)降噪傳輸技術(shù);消防通信;通信信號(hào)

引言：在當(dāng)前的消防通信中，已經(jīng)能夠在進(jìn)行聲音通信的同時(shí)，應(yīng)用火場(chǎng)救援人員佩戴的攝像設(shè)備進(jìn)行視頻信號(hào)傳遞，從而讓指揮人員能夠做出正確的判斷。這兩種主動(dòng)降噪技術(shù)從原理上存在較大差別，所以需要應(yīng)用不同的主動(dòng)降噪技術(shù)達(dá)成降噪目的。

一、針對(duì)消防通信中圖像通信的主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用方式

在圖像信號(hào)的應(yīng)用中，會(huì)由于各類干擾因素的存在導(dǎo)致視頻中產(chǎn)生大量噪點(diǎn)，這些噪點(diǎn)導(dǎo)致視頻質(zhì)量大幅下降，致使指揮人員很難做出正確的判斷，當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出了一些圖像處理模式，但是在實(shí)際應(yīng)用中取得的效果較為一般。所以本文在該過程中設(shè)計(jì)了一種新的噪點(diǎn)去除技術(shù)。

（一）主動(dòng)降噪技術(shù)原理

在噪點(diǎn)去除中，本文構(gòu)建的降噪技術(shù)原理為，對(duì)整個(gè)視頻中的圖像視作單幅圖片，將圖片中的像素點(diǎn)排列成矩陣，去噪過程中只需對(duì)噪點(diǎn)矩陣進(jìn)行去除即可，整個(gè)圖片的像素矩陣可表示為：

其中M為初始圖像的像素點(diǎn)矩陣，C為經(jīng)過處理后的矩陣，m為噪點(diǎn)矩陣，可將該矩陣處理為圖像塊的堆棧，獲得的方程可表示為：

經(jīng)過這種處理后，能夠降低整個(gè)矩陣的維度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻中圖像的對(duì)比，從而對(duì)噪點(diǎn)矩陣進(jìn)行清除，完成該過程中對(duì)經(jīng)過處理后的像素矩陣進(jìn)行處理即可[1]。

在當(dāng)前的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用中，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的恢復(fù)，在本文的研究過程中，應(yīng)用加權(quán)平均數(shù)方法和MDBBUTMF方法對(duì)圖像進(jìn)行恢復(fù)，在該過程中將待優(yōu)化方程進(jìn)行處理，獲取的結(jié)果可表示為：

Λ為噪點(diǎn)矩陣的加權(quán)數(shù)，在后續(xù)的工作中，應(yīng)用拉格朗日矩陣對(duì)整個(gè)獲得的方程進(jìn)行處理，處理結(jié)果為：

其中μ為整個(gè)方程中的懲罰因子，（X，Y）=trace（XY），在具體的計(jì)算中，向系統(tǒng)中輸入整個(gè)系統(tǒng)中加權(quán)數(shù)和圖像矩陣，有計(jì)算機(jī)確定獲得方程的收斂效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)最終結(jié)果收斂時(shí)，則視作計(jì)算完成，對(duì)圖像中的像素點(diǎn)矩陣進(jìn)行恢復(fù)即可，當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)果不能收斂時(shí)，需要重復(fù)計(jì)算過程。在具體的計(jì)算過程中，會(huì)在每一次計(jì)算完成后對(duì)μ進(jìn)行更新，這種方式能夠提高計(jì)算的精確度。

（二）超像素生成算法

在進(jìn)行圖像處理的過程中，通過生成超像素能夠?qū)φ麄€(gè)圖像進(jìn)行分解，通過對(duì)圖像的后續(xù)整合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圖像的有效恢復(fù)，通過圖像的組合能夠生成視頻，在當(dāng)前的研究中，并未形成統(tǒng)一的超像素生成算法，本文通過對(duì)當(dāng)前研究成果的研究，構(gòu)建了一種邊界保持的超像素生成算法。

該算法構(gòu)建的核心思想為超像素的生成邊界，從而使整個(gè)圖像能夠與設(shè)備邊界進(jìn)行重合，在算法構(gòu)建中，會(huì)在圖線中生成種子點(diǎn)，即形成網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，同時(shí)需要保證超像素塊的均勻性、致密性與一致性，根據(jù)這三方面要求構(gòu)建的方程如下：

其中B（x，y）、I（x，y）和C（x，y）可用來描述上文中提到的三個(gè)性質(zhì)，其余參數(shù)為對(duì)應(yīng)性質(zhì)函數(shù)的加權(quán)數(shù)值，在具體的計(jì)算中，也需要對(duì)圖像的邊界進(jìn)行定義，定義方法如下：

方程左端為以某像素點(diǎn)為中心的像素點(diǎn)集合，G代表的含義為高斯模板系數(shù)，g（x）我相關(guān)區(qū)域中的像素梯度值，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算能夠生成與邊界進(jìn)行有效貼合的圖像。

二、針對(duì)消防通信中聲音通信的主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用方式

在消防通信系統(tǒng)中，語音通信發(fā)揮的作用更為全面，通過語音通信能夠讓消防人員更好地進(jìn)行搜救以及規(guī)避危險(xiǎn)，在當(dāng)前的消防通信系統(tǒng)中，消防人員會(huì)同時(shí)佩戴話筒和聽筒，為了能夠提高降噪水平，需要同時(shí)考慮對(duì)這兩個(gè)設(shè)備的降噪，具體的主動(dòng)降噪技術(shù)如下：

（一）話筒中的主動(dòng)降噪技術(shù)

話筒中的主動(dòng)建造技術(shù)應(yīng)用原理為，在話筒中設(shè)置一個(gè)主動(dòng)濾波裝置，在系統(tǒng)的工作過程中，能夠?qū)Νh(huán)境噪音與人聲進(jìn)行區(qū)分，對(duì)于環(huán)境噪音產(chǎn)生的聲波，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)生強(qiáng)度和頻率完全相同的反向波進(jìn)行環(huán)境噪音消除[2]。

對(duì)于噪聲拾音器來說，通常需要消防人員進(jìn)行獨(dú)立佩戴，并且需要降低拾音器與消防員的身體接觸，防止對(duì)拾音器的運(yùn)行質(zhì)量造成過大影響，另外考慮到火場(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，所以在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要保證各類設(shè)備都能夠有很高的惡劣環(huán)境抵抗能力，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠發(fā)揮應(yīng)用的主動(dòng)降噪效果。

（二）聽筒中的主動(dòng)降噪技術(shù)

在對(duì)話筒進(jìn)行主動(dòng)降噪設(shè)計(jì)后，已經(jīng)能能夠在一定程度上保證信號(hào)的純凈性，但是對(duì)于火場(chǎng)等惡劣環(huán)境來說，環(huán)境噪音也能夠通過聽筒進(jìn)行傳導(dǎo)，對(duì)信息獲取過程造成較大影響，所以在聽筒的設(shè)計(jì)中，也需要應(yīng)用主動(dòng)降噪技術(shù)。

在聽筒的設(shè)計(jì)過程中，會(huì)在聽筒中設(shè)置拾音器，這種拾音器通常有微型話筒完成拾音工作，拾音器會(huì)與聽筒中的濾波器進(jìn)行連接，拾音器在運(yùn)行過程中會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境噪音進(jìn)行分析，并生成電信號(hào)，這些電信號(hào)傳遞到自適應(yīng)濾波器中后，濾波器會(huì)自動(dòng)生成與噪音信號(hào)方向的信號(hào)波，生成的信號(hào)波能夠與噪音聲波進(jìn)行抵消，達(dá)到主動(dòng)降噪目的。需要注意的是，這種技術(shù)也存在一定問題，表現(xiàn)為當(dāng)環(huán)境噪音的聲波頻率較高時(shí)，雖然拾音器能夠即時(shí)生成電信號(hào)，但是一些濾波器無法根據(jù)接受的電信號(hào)實(shí)時(shí)生成反向波，無法全面發(fā)揮應(yīng)有的濾波效果。

結(jié)論：綜上所述，在消防通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于當(dāng)前的通信信號(hào)包括視頻信號(hào)和聲音信號(hào)，所以在系統(tǒng)建設(shè)中需要能夠?qū)@兩種通信內(nèi)容進(jìn)行全面降噪。對(duì)于視頻信號(hào)的降噪過程來說，主要工作內(nèi)容為對(duì)圖像中的噪點(diǎn)進(jìn)行消除，可以通過將圖像轉(zhuǎn)化為像素點(diǎn)矩陣，消除矩陣中的噪點(diǎn)矩陣達(dá)成目的。對(duì)于聲音信號(hào)降噪，需要對(duì)話筒和聽筒進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，全面提升通信質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸焱，胡玉榮.一種基于NSST的圖像去噪算法[J/OL].江漢大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018（06）：513-521[2018-12-14].

[2]王瀚哲，張永平，王寧，蔡昊燃，劉國(guó)澤.主動(dòng)降噪技術(shù)在滅火救援中的應(yīng)用[J].科技信息，2012（22）：131+133.