井下電視客戶端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

嚴(yán)正國，胡明月

（西安石油大學(xué)光電油氣測井與檢測國家教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710065)

0 引言

井下電視是用來獲取井下直觀圖像資料的一種電視成像測井儀器[1]，主要用于石油、氣、水井中套管問題診斷。視頻成像測井儀即井下電視（downhole video）以其圖像直觀、清晰、實(shí)時性好而在成像測井儀器中獨(dú)樹一幟[4]。隨著測井技術(shù)的發(fā)展，井下電視有了重要的突破，搭載新一代測井電纜高速傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)高清井下電視可取得高清井下視頻圖像資料，解決了模擬視頻無法遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}。為測井人員設(shè)計(jì)井下作業(yè)方案提供了可靠的依據(jù)，并且可對井下作業(yè)效果檢查評估。設(shè)計(jì)一款客戶端軟件可最大程度人為直觀地控制網(wǎng)絡(luò)高清井下電視，實(shí)現(xiàn)其客戶端控制、決策和管理。

1 井下電視及SDK簡介

網(wǎng)絡(luò)高清井下電視整體上分為三大部分[3]：網(wǎng)絡(luò)高清井下電視下井儀，網(wǎng)絡(luò)高清井下電視地面儀、PC，如圖1所示：攝像頭在下井儀部分采集井下視頻通過處理由測井電纜傳輸?shù)降孛鎯x，地面儀對傳回的視頻處理后顯示在PC端。網(wǎng)絡(luò)高清井下電視可實(shí)現(xiàn)在鎧裝電纜上傳輸距離長達(dá)7000m、電纜傳輸速率超過1Mb?ps，電纜自適應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)勢，其傳輸?shù)膱D像為流暢的彩色全幀率圖像，開辟了測井技術(shù)的新鄰域。

圖1 井下電視結(jié)構(gòu)框圖

SDK是提供給軟件開發(fā)人員進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)的，程序員據(jù)此就可以快速地建立應(yīng)用軟件，而省去了編寫硬件代碼和基礎(chǔ)代碼框架的過程。通過調(diào)用SDK提供的API函數(shù)完成系統(tǒng)各個模塊的功能?？蛻舳塑浖_發(fā)中視頻處理和字符疊加模塊是基于海康威視設(shè)備網(wǎng)絡(luò)SDK開發(fā)包進(jìn)行二次開發(fā)。設(shè)備網(wǎng)絡(luò)SDK是基于設(shè)備私有網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議開發(fā)的，為嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品服務(wù)的配套模塊[2]?？紤]到硬件兼容性問題，云臺控制模塊采用雄邁的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)SDK開發(fā)[7]。利用功能強(qiáng)大的SDK開發(fā)網(wǎng)絡(luò)高清井下電視客戶端軟件具有功能完善，可靠性高，開發(fā)周期短，效率高，開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2 客戶端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該客戶端軟件是在Windows7操作系統(tǒng)下使用Mi?crosoft Visual Studio 2005進(jìn)行開發(fā)。在開發(fā)中使用C++面向?qū)ο缶幊陶Z言進(jìn)行編程。基于MFC進(jìn)行軟件界面設(shè)計(jì)，SDK進(jìn)行具體功能開發(fā)。采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)整體劃分為界面層和邏輯處理層兩大模塊。

2.1 需求分析

根據(jù)測井需要，客戶端軟件視頻處理包括：視頻連接、播放、錄像，抓圖功能；利用MFC將這部分功能控件置于客戶端軟件主界面，主界面是整個軟件的核心部分，實(shí)現(xiàn)實(shí)時預(yù)覽井下狀況，診斷井下問題；錄像，并抓圖分析，測井過程中需要配置下井儀下井速度與深度，標(biāo)注井號，井況等信息。字符疊加功能在參數(shù)配置框中，用于深度參數(shù)配置（包括編碼器脈沖常數(shù)，同步輪周長，深度值），OSD設(shè)置（視頻標(biāo)題設(shè)置，用戶標(biāo)注設(shè)置）。井下環(huán)境復(fù)雜，空間狹小，黑暗。PTZ控制攝像頭上、下、左、右、居中以及攝像頭焦距和燈光，可對井下狀況進(jìn)行全面準(zhǔn)確的參數(shù)配置對深度參數(shù)及OSD進(jìn)行設(shè)置，云臺控制實(shí)現(xiàn)對攝像頭方位及燈光亮暗進(jìn)行控制。

2.2 客戶端軟件分功能模塊設(shè)計(jì)

測井人員直接與界面層接觸，設(shè)置友好的操作界面和操作方式可為測井人員在測井過程中提供良好的體驗(yàn)?？蛻舳塑浖慕缑嬖O(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 井下電視界面框架圖

利用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想，把整個客戶端軟件劃分為界面層和邏輯處理層兩部分，界面層由測井人員直接操作，界面層使用MFC根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，同時對不同功能模塊分別創(chuàng)建不同的類，調(diào)用SDK提供的庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)軟件功能[5]。

客戶端軟件按功能模塊分為三個類：class CReal?PlayDlg主要用于選擇一路播放通道，井下視頻實(shí)時播放，錄像，抓圖；class SerialTransDlg主要用于深度參數(shù)設(shè)置，OSD設(shè)置；class TransparentDemonDlg主要用于進(jìn)行云臺控制。

視頻播放是從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備取實(shí)時碼流，解碼顯示到客戶端界面；該功能主要是調(diào)用SDK的接口NET_DVR_RealPlay_V30實(shí)現(xiàn)視頻預(yù)覽播放；調(diào)用接口NET_DVR_StopRealPlay停止播放；錄像主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)流存儲，錄像按照如：20170323091834_ch01.mp4格式存儲在record文件夾里。在測井過程中抓取圖片有利于輔助測井人員分析井況，抓取圖片調(diào)用NET_DVR_CapturePicture接口，抓圖之前保持一路通道播放測井視頻，抓圖模式分為BMP和JPG。

參數(shù)配置部分主要分為深度參數(shù)配置合OSD設(shè)置，深度參數(shù)配置用來配置下井儀下井速度與深度。OSD設(shè)置部分用來設(shè)置測井視頻標(biāo)題如：井號信息，位置，疊加的方式，字體型號，顏色大小，顯示模式疊加到視頻碼流中去。用戶標(biāo)注，以及數(shù)據(jù)的顯示位置，行為10，列為24調(diào)用SDK接口NET_DVR_SerialSend通過透明通道向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用NET_DVR_SerialStart建立透明通道，NET_DVR_SerialStop停止透明通道，數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)為字符型和ascii。

云臺控制攝像頭位置，攝像頭中燈光的亮暗，以及焦距的遠(yuǎn)近，云臺控制協(xié)議為PELCO-D，利用該協(xié)議對攝像頭的上、下、左、右、居中，攝像頭焦距遠(yuǎn)近進(jìn)行控制；利用自定義協(xié)議控制燈光。整個軟件的流程框圖如圖3所示。

3 軟件運(yùn)行界面效果

圖3 客戶端流程框圖

圖5 套管結(jié)垢測井圖片

網(wǎng)絡(luò)高清井下電視客戶端軟件設(shè)計(jì)完成后，界面圖如圖4所示，軟件與網(wǎng)絡(luò)高清井下電視連接成功，在多次測井中取得了良好的效果，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，從井下傳輸回來的實(shí)時圖像清晰流暢。圖5為客戶端軟件測井圖片。高清井下電視客戶端軟件的設(shè)計(jì)，該軟件支持TCP/IP協(xié)議，兼容性良好，界面美觀易操作，能顯著提高測井人員的工作效率，為設(shè)定井下作業(yè)方案提供了可靠的依據(jù)。且實(shí)現(xiàn)了設(shè)備登錄，視頻連接，播放，錄像，抓圖，深度參數(shù)配置（包括編碼器脈沖常數(shù)，同步輪周長，深度清零，深度設(shè)置），OS D設(shè)置（視頻標(biāo)題設(shè)置，位置設(shè)置，用戶標(biāo)注設(shè)置），云臺控制等功能。并在實(shí)際測井應(yīng)用中取得了很好的效果，有較高的應(yīng)用推廣價值。

4 結(jié)語

通過使用HIKVISON SDK和雄邁SDK實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)正國.井下電視成像測井圖像壓縮技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué),2005.

[2]?？低?設(shè)備網(wǎng)絡(luò)SDK編程指南[EB/OL].http://www.hikvision.com/cn/download_61.html

[3]嚴(yán)正國,張家田.井下電視圖像壓縮技術(shù)[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))

[4]張家田，嚴(yán)正國，胡長嶺等.井下視頻成像測井技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2007,28(4):714～717.

[5]王永嘉.監(jiān)控系統(tǒng)-客戶端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].浙江大學(xué),2009.

[6]Barron J,Fleet D,Beauchemin S.Performance of Optical Flow Techniques.International Journal of Computer Vision,1994,12(1):42-77.

[7]雄邁.網(wǎng)絡(luò)SDK開發(fā)手冊[EB/OL].https://pan.sohu.net/f/MTY4MzQsaGR1a20.html.