主動降噪傳輸技術及在消防通信中的應用分析

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用降噪技術提高通信質量。基于對當前主動降噪技術的了解和分析，本文分別提出了這兩種通信系統中的主動降噪技術應用方式，以達到提升通信質量的目的。

關鍵詞：主動降噪傳輸技術;消防通信;通信信號

引言：在當前的消防通信中，已經能夠在進行聲音通信的同時，應用火場救援人員佩戴的攝像設備進行視頻信號傳遞，從而讓指揮人員能夠做出正確的判斷。這兩種主動降噪技術從原理上存在較大差別，所以需要應用不同的主動降噪技術達成降噪目的。

一、針對消防通信中圖像通信的主動降噪技術應用方式

在圖像信號的應用中，會由于各類干擾因素的存在導致視頻中產生大量噪點，這些噪點導致視頻質量大幅下降，致使指揮人員很難做出正確的判斷，當前已經開發出了一些圖像處理模式，但是在實際應用中取得的效果較為一般。所以本文在該過程中設計了一種新的噪點去除技術。

（一）主動降噪技術原理

在噪點去除中，本文構建的降噪技術原理為，對整個視頻中的圖像視作單幅圖片，將圖片中的像素點排列成矩陣，去噪過程中只需對噪點矩陣進行去除即可，整個圖片的像素矩陣可表示為：

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

經過這種處理后，能夠降低整個矩陣的維度，同時實現視頻中圖像的對比，從而對噪點矩陣進行清除，完成該過程中對經過處理后的像素矩陣進行處理即可[1]。

在當前的技術開發和應用中，已經能夠實現對圖像數據的恢復，在本文的研究過程中，應用加權平均數方法和MDBBUTMF方法對圖像進行恢復，在該過程中將待優化方程進行處理，獲取的結果可表示為：

Λ為噪點矩陣的加權數，在后續的工作中，應用拉格朗日矩陣對整個獲得的方程進行處理，處理結果為：

其中μ為整個方程中的懲罰因子，（X，Y）=trace（XY），在具體的計算中，向系統中輸入整個系統中加權數和圖像矩陣，有計算機確定獲得方程的收斂效果，當發現最終結果收斂時，則視作計算完成，對圖像中的像素點矩陣進行恢復即可，當發現結果不能收斂時，需要重復計算過程。在具體的計算過程中，會在每一次計算完成后對μ進行更新，這種方式能夠提高計算的精確度。

（二）超像素生成算法

在進行圖像處理的過程中，通過生成超像素能夠對整個圖像進行分解，通過對圖像的后續整合能夠實現對圖像的有效恢復，通過圖像的組合能夠生成視頻，在當前的研究中，并未形成統一的超像素生成算法，本文通過對當前研究成果的研究，構建了一種邊界保持的超像素生成算法。

該算法構建的核心思想為超像素的生成邊界，從而使整個圖像能夠與設備邊界進行重合，在算法構建中，會在圖線中生成種子點，即形成網格劃分結構，同時需要保證超像素塊的均勻性、致密性與一致性，根據這三方面要求構建的方程如下：

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性質，其余參數為對應性質函數的加權數值，在具體的計算中，也需要對圖像的邊界進行定義，定義方法如下：

方程左端為以某像素點為中心的像素點集合，G代表的含義為高斯模板系數，g（x）我相關區域中的像素梯度值，通過計算機系統對相關參數的計算能夠生成與邊界進行有效貼合的圖像。

二、針對消防通信中聲音通信的主動降噪技術應用方式

在消防通信系統中，語音通信發揮的作用更為全面，通過語音通信能夠讓消防人員更好地進行搜救以及規避危險，在當前的消防通信系統中，消防人員會同時佩戴話筒和聽筒，為了能夠提高降噪水平，需要同時考慮對這兩個設備的降噪，具體的主動降噪技術如下：

（一）話筒中的主動降噪技術

話筒中的主動建造技術應用原理為，在話筒中設置一個主動濾波裝置，在系統的工作過程中，能夠對環境噪音與人聲進行區分，對于環境噪音產生的聲波，系統會自動發生強度和頻率完全相同的反向波進行環境噪音消除[2]。

對于噪聲拾音器來說，通常需要消防人員進行獨立佩戴，并且需要降低拾音器與消防員的身體接觸，防止對拾音器的運行質量造成過大影響，另外考慮到火場的環境較為惡劣，所以在整個系統的設計中，需要保證各類設備都能夠有很高的惡劣環境抵抗能力，保證整個系統能夠發揮應用的主動降噪效果。

（二）聽筒中的主動降噪技術

在對話筒進行主動降噪設計后，已經能能夠在一定程度上保證信號的純凈性，但是對于火場等惡劣環境來說，環境噪音也能夠通過聽筒進行傳導，對信息獲取過程造成較大影響，所以在聽筒的設計中，也需要應用主動降噪技術。

在聽筒的設計過程中，會在聽筒中設置拾音器，這種拾音器通常有微型話筒完成拾音工作，拾音器會與聽筒中的濾波器進行連接，拾音器在運行過程中會對周圍的環境噪音進行分析，并生成電信號，這些電信號傳遞到自適應濾波器中后，濾波器會自動生成與噪音信號方向的信號波，生成的信號波能夠與噪音聲波進行抵消，達到主動降噪目的。需要注意的是，這種技術也存在一定問題，表現為當環境噪音的聲波頻率較高時，雖然拾音器能夠即時生成電信號，但是一些濾波器無法根據接受的電信號實時生成反向波，無法全面發揮應有的濾波效果。

結論：綜上所述，在消防通信系統的設計中，由于當前的通信信號包括視頻信號和聲音信號，所以在系統建設中需要能夠對這兩種通信內容進行全面降噪。對于視頻信號的降噪過程來說，主要工作內容為對圖像中的噪點進行消除，可以通過將圖像轉化為像素點矩陣，消除矩陣中的噪點矩陣達成目的。對于聲音信號降噪，需要對話筒和聽筒進行分別設計，全面提升通信質量。

參考文獻：

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

[2]王瀚哲，張永平，王寧，蔡昊燃，劉國澤.主動降噪技術在滅火救援中的應用[J].科技信息，2012（22）：131+133.