一种DMI图像信息获取和传输方法、系统、设备和介质

技术领域

本发明属于轨道交通数据传输技术领域，尤其涉及一种DMI图像信息获取和传输方法。

背景技术

在轨道交通领域，为了保证列车行驶安全可靠，发现潜在的错误或缺陷，要进行测试工作。DMI(Digital Measurable Image，可量测实景影像)是获取行车信息的一个重要设备，测试时，测试人员通过DMI来获取速度、坡度、距离等行车信息，并与列控工程数据进行比对，如一致，则该项测试通过，如不一致，则该项测试不通过。

目前对DMI的信息进行记录的方法有：

(一)测试人员通过直接肉眼观察DMI显示的信息，并进行手动记录，该方法存在以下问题：

1.DMI图像更新周期短，靠人眼观察容易遗漏关键数据，且一旦遗漏回退操作复杂，时间精力成本高；

2.DMI存在辐射，测试人员长时间近距离观察，有碍身体健康；

3.测试过程自动化程度低，全靠测试人员看到DMI上显示的数据后再在PC机上手动记录，测试效率低；

4.全靠测试人员根据肉眼观察，有时会发生误判影响测试质量。

(二)已有的图像复显方法：通过截图进行复显；将屏幕划分为多个区域，获取完整的图像信息后进行复显。

该方法存在的问题：由于DMI图像更新周期短，但运算能力较差、内存较小。一次完整图像的传输无法在一个更新周期内完成，无法满足复显的要求。

(三)既有的数据处理方法也有针对更新的传输：扫描完所有的更新数据后，完整的比较本次待传输数据包与上一次传输的数据包后，再进行传输，如图7所示。

该方法存在的问题：这种方法要求等待完整比较整张图后再组包、发送更新数据，并在一个更新周期内完成，对设备运算能力和内存要求较高，不适合DMI图像更新周期短、运算能力差、内存小、以太网通信速率低的特点。

因此，有必要提供一种新的DMI图像信息获取和传输方法、系统、设备和介质解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种DMI图像信息获取和传输方法、系统、设备和介质。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种DMI图像信息获取和传输方法，包括以下步骤：

基于显存抓取获取DMI图像数据；

构建基于大小周期的数据传输规则，基于所述数据传输规则对所述DMI图像数据进行传输。

作为本发明的进一步优化方案，所述DMI图像数据包括DMI增量数据和部分完整数据；所述DMI增量数据为DMI更新的图像数据；所述部分完整数据为DMI显示的完整图像数据中的部分图像数据。

作为本发明的进一步优化方案，所述基于大小周期的数据传输规则，具体包括以下内容：

设定发送所述DMI增量数据的周期为小周期，所述小周期的时间间隔为t ms，t小于DMI的图像更新周期；每t ms将当前小周期和上个小周期内不同的DMI增量数据进行传输；

设定发送所述部分完整数据的周期为大周期，所述大周期的时间间隔为T ms，T为t的大于1的正整数倍；设定DMI显示的完整图像数据划分为N个所述部分完整数据，每T ms发送一次所述部分完整数据，每N*T ms传输一次DMI显示的完整图像数据。

作为本发明的进一步优化方案，基于DIM显示区域的像素大小将所述DMI显示的完整图像数据划分为N个所述部分完整数据。

作为本发明的进一步优化方案，基于DMI显示规范中的A(A1-A3)、B(B1-B7)、C(C1-C9)、D(D1-D8)、E(E1-E25)、F(F1-F8)区将所述DMI显示的完整图像数据划分为N个所述部分完整数据。

作为本发明的进一步优化方案，设定数据传输协议，所述数据传输协议具体包括：所述DMI图像数据以增量块结构进行传输，所述增量块中的所述DMI图像数据为图片网络帧格式，图片网络帧格式包括头部分、时间部分、图片编号部分、图片数据部分及检验和部分。

作为本发明的进一步优化方案，所述头部分包括2个字节的帧头号、2个字节的网络帧长度、2个字节的命令标识和2个字节的备用；所述时间部分为8个字节；所述图片编号部分包括2个字节的是否更新整张图、2个字节的图片编号、2个字节的图片帧序号和2个字节的增量图片块数；所述图片数据部分包括像素数据、4个字节的像素点位置和2个字节的像素长度；所述检验和部分为2个字节。

作为本发明的进一步优化方案，所述DMI增量数据中的像素长度为增量像素长度或非增量像素长度，当所述DMI增量数据中的像素长度为增量像素长度时，所述增量像素长度根据更新的区域宽度和区域更新评率而变化，表达式为：

增量像素长度＝f(a，b)；

其中，a表示更新区域宽度，b表示区域更新频率；所述区域更新频率的值越高，表示此区域的更新区域宽度在函数中所占的比重越高。

作为本发明的进一步优化方案，所述像素数据为所述DMI增量数据或所述部分完整数据。

作为本发明的进一步优化方案，当所述DMI增量数据达到数据传输协议的最大帧长度时发送至PC机，所述PC机对接收到的DMI图像数据进行整合处理，得到有效图像数据，基于所述有效图像数据进行图像复显。

一种DMI图像信息获取和传输系统，包括：

数据获取模块，用于基于显存抓取获取DMI图像数据；

规则构建模块，用于构建基于大小周期的数据传输规则；

数据传输模块，用于基于所述数据传输规则对所述DMI图像数据进行传输。

一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现DMI图像信息获取和传输方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现DMI图像信息获取和传输方法。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用自动抓取和传输，相对于测试人员人眼观察记录，本方法关键信息无遗漏，测试效率更高质量更好；

2.本发明相对于现有的复显方法每次都传输图像全部数据，可以依据大小周期和“增量块”传输结构传输全部数据、部分数据或仅传输更新数据，更加轻量化，更适合DMI的特点；

3.本发明相对于现有的数据处理方式，针对DMI的特点设计了一种DMI图像增量识别与组包发送并行的方式，大大缩小了增量的识别增量、组包发送时间，减轻了程序运行所耗资源以及对网络带宽的大量占用，可以保证在每个DMI软件的图像更新周期内会扫描完图片并传输出去，不会丢失DMI软件本身更新的信息；

4.本发明基于大小周期的数据传输规则、基于传输“增量块”结构的数据传输协议、识别增量与发送并行的DMI增量数据处理方式等方法相互组合和支持，使得DMI设备在存在内存小、CPU型号限制、内核指令集少、以太网通信速率低、运算能力低、DMI图像更新周期短等限制的前提下，仍满足DMI实时复显需求。

附图说明

图1是本发明的方法流程框图；

图2是本发明的DMI信息传输结构图；

图3是本发明的更新数据传输示意图；

图4是本发明的图片网络帧格式示意图；

图5是本发明的识别增量与发送并行的增量数据处理方式与现有的数据处理方式的对比示意图；

图6是本发明的按照像素大小划分区域示意图；

图7是已有的针对更新信息的处理方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

本发明设计了一种基于显存抓取的轻量化、通用的DMI信息获取方法，同时针对DMI实时复显中遇到的困难，设计了基于大小周期的数据传输规则、基于传输“增量块”结构的数据传输协议、识别增量与发送并行的DMI增量数据处理方式等方法，这些方法相互组合和支持，使得DMI设备在存在内存小、CPU型号限制、内核指令集少、以太网通信速率低、运算能力低、DMI图像更新周期短等限制的前提下，仍满足DMI实时复显需求。在DMI的显存中，不同类型的数据固定存放在不同的区域。我们需要抓取的关键信息也存放于已知且固定的位置，根据需要进行抓取和传输，如图2所示。下面对该方法进行详细介绍。

如图1所示，一种DMI图像信息获取和传输方法，包括以下步骤：

S1：基于显存抓取获取DMI图像数据；

S2：构建基于大小周期的数据传输规则，基于所述数据传输规则对所述DMI图像数据进行传输。

所述DMI图像数据包括DMI增量数据和部分完整数据；所述DMI增量数据为DMI更新的图像数据；所述部分完整数据为DMI显示的完整图像数据中的一部分图像数据。

所述基于大小周期的数据传输规则，在本实施例中，具体包括以下内容：

定义了一种基于大小周期的数据传输规则，首先PC机和DMI建立连接，开启周期后按照定义的规则进行图像数据的传输。

1.传输周期

定义两种数据发送周期：

设定发送所述DMI增量数据的周期为小周期，所述小周期的时间间隔为t ms，t小于DMI的图像更新周期；每t ms将当前小周期和上个小周期内不同的DMI增量数据进行传输；DMI的图像更新周期指的是DMI图像的更新频率，DMI屏幕上的信息多长时间更新/变化/刷新一次；DMI图像更新周期短指的是DMI屏幕上的图像信息在很短时间内就变化一次；

设定发送所述部分完整数据的周期为大周期，所述大周期的时间间隔为T ms，T为t的大于1的正整数倍，如T＝10*t；设定DMI显示的完整图像数据划分为N个所述部分完整数据，每T ms发送一次所述部分完整数据，每N*T ms传输一次DMI显示的完整图像数据。

2.数据传输规则

(1)每个小周期发送DMI增量数据(增量数据就是指的更新的数据)；

每tms将该周期与上个周期不同的DMI增量数据(增量块)进行传输；其他没有发生更新的数据不进行传输，如图3中灰色区域的数据。

在本实施例中，增量块中的所述DMI图像数据为图片网络帧格式，图片网络帧格式包括头部分、时间部分、图片编号部分、图片数据部分及检验和部分：

头部分：帧头号(2个字节)、网络帧长度L(2个字节)、命令标识(2个字节)、备用(2个字节)4个部分；

时间部分(8个字节)；

图片编号部分：是否更新整张图(2个字节)、图片编号(2个字节)、图片帧序号(2个字节)、增量图片块数(2个字节)4个部分；

检验和(2个字节)；

图片数据部分：像素点位置(4个字节)、像素长度(2个字节)、像素数据3个部分：

像素长度：当传输的图片数据是更新的数据时，这里的像素长度指的是增量像素长度；

针对于传输的增量像素长度，设计了一种自适应增量像素长度算法；

增量像素长度根据更新的区域的宽度和时间而变化，公式为：

增量像素长度＝f(更新区域宽度，区域更新频率)；

其中，区域的更新频率越高，表示此区域的更新宽度在函数中所占比重越高。

因为PC的运算能力较强，本部分的处理可以在PC机上运算完成后直接发送给DMI。

像素数据：按照大小周期传输为DMI增量数据或部分完整数据。

(2)每个大周期按顺序发送部分完整数据，部分完整数据指的是整个DMI屏幕中的部分区域中的完整图像区域，可以根据需要按照像素大小或功能模块进行划分，具体包括：

按照像素大小划分：

基于DIM显示区域的像素大小将所述DMI显示的完整图像数据划分为N个所述部分完整数据。

也可以按照“行”或“列”进行划分，如图6所示。

按照功能模块划分：

在本实施例中，根据现有DMI显示规范中的A(A1～A3)、B(B1～B7)、C(C1～C9)、D(D1～D8)、E(E1～E25)、F(F1～F8)区将所述DMI显示的完整图像数据划分为N个所述部分完整数据。

进行这种设置是为了在数据完整性和传输速率之间取得较好的平衡，DMI设备内存小，运算能力差，无法每次都传输完整数据。

每T ms发送(N≥1)出去，每N*T ms就可以接收到一次完整的DMI显示信息；

第1个T ms发送区域1的信息，第2个T ms发送区域2的信息，以此类推，第N个T ms发送区域N的信息。

3.当所述DMI增量数据达到数据传输协议的最大帧长度时发送至PC机，所述PC机对接收到的DMI图像数据进行整合处理，得到有效图像数据，基于所述有效图像数据进行图像复显。

识别增量与发送并行的增量数据处理方式：

区别于已有的“等待完整比较整张图后再组包、发送更新的数据”增量数据方式(图5白色部分)，本发明针对DMI运算能力弱和以太网通信速率低的问题，提出了一种识别DMI增量与发送增量数据并行的增量数据发送和处理机制。

如下图5所示，灰色部分是本发明提到的方法，增量组包数据达到TCP(数据传输规则)最大帧长度后即刻发送，以保证识别增量、组包发送这两部分并行工作。这种方式大大缩小了增量的识别增量、组包发送时间，减轻了程序运行所耗资源以及对网络带宽的大量占用，可以保证在每个DMI软件的图像更新周期内会扫描完图片并传输出去，不会丢失DMI软件本身更新的信息。

这种方法同时也方便PC机根据增量实时生成图像，不必等待DMI屏幕的每一帧的增量全部传输过来。

一种DMI图像信息获取和传输系统，包括：

数据获取模块，用于基于显存抓取获取DMI图像数据；

规则构建模块，用于构建基于大小周期的数据传输规则；

数据传输模块，用于基于所述数据传输规则对所述DMI图像数据进行传输。

上述系统中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述实施例中，数据获取模块、规则构建模块、数据传输模块中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。数据获取模块、规则构建模块、数据传输模块中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，数据获取模块、规则构建模块、数据传输模块中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现所述的DMI图像信息获取和传输方法。

上述的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的DMI图像信息获取和传输方法。

该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的DMI图像信息获取和传输方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。