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基于内容的无线传感器网络视频压缩算法研究

作　者: 高骞
导　师: 田丰
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络视频压缩计算机视觉场景重建从明暗恢复形状
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

由于传感器节点存在存储容量和传输带宽受限的问题,使得传统视频压缩算法在无线多媒体传感器网络(WMSNs)中的应用受到限制。因此,本文提出一种基于内容的视频压缩算法,该算法将计算机视觉技术与无线多媒体传感器网络的特点结合起来,通过对采集到的图像序列进行处理与分析,重建出监控场景中目标物体的结构及运动信息,然后对这些信息进行编码,从而达到视频压缩的目的。针对目前“从明暗恢复形状”时存在计算复杂及收敛性差等问题,提出一种基于网格的解决方法。首先通过图像预处理及区域划分操作将原始图像分割成多个亮度离散的多边形区域,并逐步转换成平面三角形网格,然后根据Lambert定律建立关于空间网格顶点坐标的方程组,用最小二乘法求解后,直接将结果应用到OpenGL或DirectX等实时渲染引擎的图形管道中,实现模型的建立与显示。仿真实验证明该方法计算方便,可逼真重建原始物体的形状,重建结果与原始图像的投影距离标准差低于2.7像素。根据计算机视觉中的光流重建、特征跟踪与运动估计等技术,设计了一种适用于无线传感器网络的内容基图像序列压缩方法,在传感器终端采集图像的同时,进行分析、识别、编码操作,然后以增量的方式通过多跳路由传送到浏览端,最后利用计算机图形学中的建模与渲染方法实现场景重建,以完成视频压缩。最后,设计了基于内容的无线传感器网络视频压缩算法仿真系统,通过该系统验证了所研究的算法在无线传感器网络中应用的可行性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-19
  1.1 研究背景与意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展动态  13-18
  1.3 本文的章节安排  18-19
第2章无线多媒体传感器网络  19-28
  2.1 无线多媒体传感器网络概述  19-23
    2.1.1 无线多媒体传感器网络的概念  19-20
    2.1.2 无线多媒体传感器网络的特点  20-22
    2.1.3 无线多媒体传感器网络的应用  22-23
  2.2 视频信息处理  23-26
    2.2.1 节点系统  23-25
    2.2.2 基于内容图像编码  25-26
  2.3 本章小结  26-28
第3章基于网格的静态图像压缩方法  28-40
  3.1 成像原理与LAMBERT 定律  28-30
    3.1.1 成像原理  28-29
    3.1.2 Lambert 定律  29-30
  3.2 三角形网格原子及其重建  30-32
  3.3 扩展到一般多边形网格  32-35
    3.3.1 多边形网格原子变换  33-34
    3.3.2 扩展到一般多边形网格  34-35
  3.4 图像预处理及区域划分  35-39
    3.4.1 图像预处理  36
    3.4.2 区域划分  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章图像序列的压缩方法  40-56
  4.1 基于光流场的运动分析  40-44
    4.1.1 光流场和运动场  40-42
    4.1.2 光流的约束方程  42-44
  4.2 长序列运动图像特征跟踪  44-48
    4.2.1 参数估计理论  46-48
  4.3 从运动估计仿射模型  48-55
    4.3.1 仿射结构和两幅图之间的运动  49-53
    4.3.2 从多幅图像估计仿射结构  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章基于内容的WSN 视频压缩仿真系统  56-68
  5.1 系统概述  56-60
    5.1.1 网络拓扑及压缩流程  56-59
    5.1.2 系统总体设计  59-60
  5.2 系统详细设计  60-63
    5.2.1 场景结构  61-62
    5.2.2 重建上下文  62-63
    5.2.3 其它功能模块设计  63
  5.3 仿真实验  63-67
    5.3.1 静态图像压缩  63-65
    5.3.2 图像序列压缩  65-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文及参加的科研工作  73

基于内容的无线传感器网络视频压缩算法研究

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