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无线多媒体传感器网络高能效JPEG图像编码算法研究

作　者: 张欢
导　师: 樊晓平
学　校: 中南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 无线多媒体传感器网络 图像编码 JPEG 兴趣区域 DCT
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要


摘要：在资源受限的无线多媒体传感器网络中存在大量的图像数据需要处理和传输。在有限条件下,为了充分利用资源,设计能够综合考虑能量消耗、压缩率和图像质量等性能要求的图像编码方案是非常重要的。研究无线多媒体传感器网络中视频监控图像序列的压缩,提出了一种基于变化检测的高能效改进的JPEG图像编码算法。通过变化检测算法定位监控图像中的运动目标即感兴趣区域,对非兴趣区域只保留DC系数,提高图像的压缩比,适应无线传感器节点存储转发能力有限的特点。对兴趣区域设置裁剪系数,提出了基于正方形和三角形两种裁剪算法。使用分级兴趣区域算法,对不同兴趣等级采用不同的裁剪系数。实验结果表明,该方法在保证应用所需图像质量的情况下,有效地降低了无线传感器节点的数据通信量和计算过程能耗。针对环境突然变化时的应用场景,提出了一种依据历史帧确定单目标兴趣区域的选择算法,通过计算历史帧图像二值化处理后连通区域的面积,来确定单目标兴趣区域范围,根据连续的历史帧单目标兴趣区域范围,预测当前帧兴趣区域的范围。仿真结果表明,该算法能够不受环境变化的影响,比较准确地预测出单目标兴趣区域的范围。把本文改进的图像编码方法与单目标兴趣区域选择算法结合应用,将有助于无线多媒体传感器网络更好地兼顾能量消耗、压缩率和图像质量等性能需求。因此,本文的研究对促进无线传感器网络技术的发展与应用具有重要意义。图20幅,表5个,参考文献69篇。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 研究现状  10-12
  1.3 论文的研究内容  12-13
  1.4 论文的组织结构  13-15
2 无线多媒体传感器网络的图像编码概述  15-27
  2.1 无线多媒体传感器网络  15-18
    2.1.1 无线多媒体传感器网络的体系结构  15-17
    2.1.2 无线多媒体传感器网络的应用  17-18
  2.2 图像压缩编码技术  18-24
    2.2.1 图像压缩的必要性和可行性  18-19
    2.2.2 图像压缩编码技术的分类  19-23
    2.2.3 图像压缩的性能评价和度量  23-24
  2.3 无线多媒体传感器网络图像编码面临的问题  24-25
  2.4 无线多媒体传感器网络图像编码的设计目标  25
  2.5 本章小结  25-27
3 基于兴趣区域检测的JPEG编码算法  27-43
  3.1 引言  27-28
  3.2 JPEG编码过程研究  28-29
    3.2.1 JPEG编码简介  28
    3.2.2 JPEG编码过程  28-29
  3.3 JPEG编码算法的改进  29-31
    3.3.1 基于变化检测的兴趣区域定位方法  29-30
    3.3.2 基于兴趣区域的JPEG编码算法  30-31
  3.4 能量模型与分析  31-38
    3.4.1 JPEG编码算法能量模型与分析  31-36
    3.4.2 改进JPEG编码算法的能量模型与分析  36-38
  3.5 仿真实验与分析  38-42
    3.5.1 参考帧和当前帧压缩效果  38-39
    3.5.2 不同变化检测方法压缩对比  39-41
    3.5.3 不同帧压缩效果  41-42
  3.6 本章小结  42-43
4 分级兴趣区域的JPEG编码算法研究  43-53
  4.1 引言  43
  4.2 可变DCT裁剪系数算法  43-45
    4.2.1 基于正方形的裁剪算法  43-44
    4.2.2 基于三角形的裁剪算法  44
    4.2.3 仿真实验与分析  44-45
  4.3 可变DCT系数能量模型分析  45-50
    4.3.1 S-DCT能量模型分析  45-47
    4.3.2 T-DCT能量模型分析  47-50
  4.4 分级兴趣区域JPEG编码算法  50-52
  4.5 本章小结  52-53
5 环境变化影响下图像单目标兴趣区域选择  53-61
  5.1 引言  53
  5.2 历史帧定位兴趣区域  53-58
    5.2.1 历史帧二值化处理  53-54
    5.2.2 二值化图像连通面积计算  54-56
    5.2.3 历史帧单目标兴趣区域确定  56-57
    5.2.4 当前帧单目标兴趣区域的预测  57-58
  5.3 仿真实验  58-59
  5.4 本章小结  59-61
6 总结与展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-69
攻读学位期间主要的研究成果目录  69-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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