[發(fā)明專利]一種面向無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式圖像傳輸方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110276109.4
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102340667A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田豐;劉佳
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/30;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 孫麗珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像傳輸方法，尤其涉及一種面向無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式圖像傳輸方法。

背景技術(shù)

隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，廉價的CMOS攝像頭及麥克風(fēng)的出現(xiàn)，以及對監(jiān)測對象的含有豐富信息的圖像、音頻和視頻數(shù)據(jù)的迫切需求，導(dǎo)致了無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)(WMSNs)的出現(xiàn)。WMSNs是由一組具有計算、存儲和通信能力的多媒體傳感器節(jié)點組成的分布式感知網(wǎng)絡(luò)，一般部署在無人值守的環(huán)境中自主完成指定的任務(wù)，是一種能耗敏感的無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)。典型的WMSNs一般由多媒體傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點、基站組成，它借助于節(jié)點上多媒體傳感器感知所在周邊環(huán)境的多種媒體(音頻、視頻、圖像、數(shù)值等)信息，然后通過多跳路由以無線的方式傳送到匯聚節(jié)點.從而自主的實現(xiàn)對周圍環(huán)境的監(jiān)測。

圖像采集和壓縮是在WMSNs進行圖像傳輸最為關(guān)鍵的兩個技術(shù)，直接影響到其感知的服務(wù)質(zhì)量。要在WMSNs中進行圖像的采集和傳輸，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點必須滿足對原始數(shù)據(jù)的實時性采集，同時節(jié)點要求的壓縮比較高，現(xiàn)有的傳統(tǒng)的圖像壓縮算法計算復(fù)雜、開銷大，并不適用于資源嚴(yán)重受限的無線多媒體傳感器。此外，包含圖像信息的數(shù)據(jù)無線收發(fā)能耗較大，這些數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)低能耗的傳輸也是一個亟待解決的問題。

WMSNs綜合了傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、無線通信技術(shù)等，是一個新型、前沿、多學(xué)科高度交叉的研究領(lǐng)域。與只具有簡單環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能的傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)將人類的視野擴展到任意的物理空間，深刻改變了人與物理世界的交互方式，在軍事、民用和商業(yè)等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。由于WMSNs巨大的應(yīng)用價值，它已經(jīng)引起了世界許多國家軍事部門和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。及時開展這項具有深遠影響的前沿科技的研究，獲得具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù)，具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決由于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)資源嚴(yán)重受限，而各節(jié)點能耗壓力不均衡，使有限資源得不到充分利用的問題，并根據(jù)WMSNs拓撲結(jié)構(gòu)的特點，提供了一種面向無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式圖像傳輸方法，該方法以并行計算思想為基礎(chǔ)，基于JPEG2000的分布式圖像傳輸，采用將節(jié)點分為普通節(jié)點層和相機節(jié)點層的結(jié)構(gòu)，其步驟如下：

步驟1：喚醒相機節(jié)點，當(dāng)普通節(jié)點層的節(jié)點探測到監(jiān)測區(qū)域有異常情況出現(xiàn)時，它們會按約定機制喚醒相機節(jié)點；

步驟2：分簇，選擇簇頭引入節(jié)點競選因子和通信代價函數(shù)，自組織形成簇；

步驟3：圖像處理，綜合圖像視覺特征，進行分布式的圖像壓縮和傳輸。

本發(fā)明的特點及有益效果：在保證圖像質(zhì)量的情況下，以低能耗在資源嚴(yán)重受限的無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中，負載均衡的實現(xiàn)大尺寸、高分辨率的圖像傳輸，而且能夠極大的緩解相機節(jié)點的能耗壓力，通過普通節(jié)點層與簇頭節(jié)點層間的協(xié)作，將簇頭節(jié)點層的圖像采集和壓縮能耗壓力分解到部署冗余的普通節(jié)點層，每輪次有效降低簇頭節(jié)點層25％能耗的，同時能夠極大平衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能耗，延長15％的網(wǎng)絡(luò)生命周期。

附圖說明：

圖1相機節(jié)點喚醒流程圖；

圖2圖像采集和傳輸流程圖；

圖3JPEG2000分布式編碼框圖。

具體實施方式：

參看圖1-圖3，一種面向無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式圖像傳輸方法，該方法以并行計算思想為基礎(chǔ)，基于JPEG2000的分布式圖像傳輸，采用將節(jié)點分為普通節(jié)點層和相機節(jié)點層的結(jié)構(gòu)，其步驟如下：

步驟1：喚醒相機節(jié)點，當(dāng)普通節(jié)點層的節(jié)點探測到監(jiān)測區(qū)域有異常情況出現(xiàn)時，它們會按約定機制喚醒相機節(jié)點；

步驟2：分簇，選擇簇頭引入節(jié)點競選因子和通信代價函數(shù)，自組織形成簇；

步驟3：圖像處理，綜合圖像視覺特征，進行分布式的圖像壓縮和傳輸。

其中：

相機節(jié)點喚醒流程如下：

(1)在無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)部署好之后，相機節(jié)點層處于休眠狀態(tài)，普通節(jié)點不間斷地探測周邊環(huán)境；

(2)當(dāng)有事件觸發(fā)時，普通節(jié)點上報事件至距離自身最近的相機節(jié)點，相機節(jié)點以設(shè)定的通信半徑廣播該事件消息；

(3)所有覆蓋該事件的相機節(jié)點基于自身剩余能量競爭喚醒；

(4)競爭成功的相機節(jié)點立即廣播自身狀態(tài)消息，并準(zhǔn)備采集圖像。

分簇的具體流程如下：

(1)基站廣播，創(chuàng)建路由信息，節(jié)點根據(jù)路由信息和剩余能量獲得自己的競選因子，并競選簇頭；