[發明專利]野生動物監測圖像自適應壓縮傳輸與恢復方法及裝置

有效

• 申請號: 202011441971.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112616054B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 張軍國;謝將劍;柴壘
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: H04N19/42
• 分類號: H04N19/42;H04N19/44;H04N19/63;H04N19/635;H04N19/80;H04W84/18
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 張紹磊

1.一種野生動物監測圖像自適應壓縮傳輸與恢復方法，應用于無線傳感器網絡，所述無線傳感器網絡采用分簇匯聚的網絡拓撲結構，其特征在于，所述方法包括：

獲取待壓縮傳輸的野生動物圖像，然后基于目標區域進行提取以生成其對應的掩模圖像；其中，所述野生動物圖像來源于部署在監測區域內部的野生動物自動觸發設備；所述目標區域為區別于所述野生動物圖像中背景區域的具有野生動物部分的前景區域；

將生成的所述掩模圖像，通過重要位平面位移和多級樹集合分裂的方法對所述掩模圖像進行壓縮編碼；

通過分布式傳輸機制對壓縮編碼后的圖像數據進行分配及遠程傳輸；

在解碼端基于圖像恢復模型實現對壓縮編碼后的圖像進行恢復；其中，所述恢復模型是基于生成對抗網絡實現的，所述生成對抗網絡是基于改進壓縮激勵模塊實現的；

所述將生成的所述掩模圖像，通過重要位平面位移和多級樹集合分裂的方法對所述掩模圖像進行壓縮編碼，具體包括：

將所述掩模圖像進行分塊，并劃分為區域塊和邊緣塊；其中，所述區域塊是指全0和全1的分塊；所述邊緣塊是指同時包含0和1的分塊，代表邊緣信息的邊緣塊符號在符號序列中占據的比例很小，符號序列中絕大部分由區域符號塊組成，連續性強，針對區域塊符號出現概率大且連續的特點，對區域塊符號進行游程編碼；

再根據掩模圖像小波系數的最大值確定最高位平面，然后從最高位平面進行逐位編碼；其中，目標區域系數中存在底層位平面，代表著小波系數的最低位信息，是不重要位平面即NSB；

最后基于多級樹集合分裂算法進行圖像編碼；

所述不重要位平面判別方式的過程如下：

首先設置不重要位平面的峰值信噪比T作為約束條件，然后逐一對各位平面計算目標區域的重構質量PSNR，若PSNR≥T，則說明已編碼的位平面重構質量滿足人眼主觀視覺要求，該位平面以下的位平面記為不重要位平面，否則繼續編碼位平面。

2.根據權利要求1所述的野生動物監測圖像自適應壓縮傳輸與恢復方法，其特征在于，所述獲取待壓縮傳輸的野生動物圖像，然后基于目標區域進行提取以生成其對應的掩模圖像，具體包括：

圖像顏色空間模型重構；

圖像紋理參數提取；

根據所述紋理參數和重構后的顏色空間模型建立參數矩陣，并通過自適應算法進行像素數據的聚類，完成目標區域的分割；

最后對分割后的圖像進行區域合并，并結合邊緣檢測確定最終的目標區域，并將其作為所述掩模圖像。

3.根據權利要求1所述的野生動物監測圖像自適應壓縮傳輸與恢復方法，其特征在于，所述分簇匯聚的網絡拓撲結構包括源節點、目標節點、多個簇頭節點以及各簇頭節點對應的簇內節點，所述通過分布式傳輸機制對壓縮編碼后的圖像數據進行分配及遠程傳輸，具體包括：

源節點將傳輸任務的指令發送給簇頭節點C1；

待源節點接收到簇頭節點C1的反饋指令后，直接將目標區域完成編碼，并傳輸至下一級的簇頭節點C2；背景區域信息按照簇內節點數量對圖像信息進行分塊劃分，并把分塊信息分別傳輸至簇內其它節點進行壓縮編碼處理操作，然后將結果傳輸至下一級的簇頭節點C2；

下一級的簇頭節點C2對上一級傳輸數據進行整合后，將目標區域信息進行繼續編碼，然后分配至下一級簇頭節點C3進行數據整合；而背景區域編碼信息不做任何處理直接分配給下一級簇內節點繼續進行壓縮處理，直至將處理結果傳輸至下級的簇頭C3；依此類推，進行逐級數據傳輸，直至滿足所設定網絡中的傳輸級和圖像壓縮比的要求；

最后把所有的編碼信息一起傳輸至目標節點，待數據完成整合后傳輸至后臺服務器進行圖像數據的重構。

4.根據權利要求3所述的野生動物監測圖像自適應壓縮傳輸與恢復方法，其特征在于，所述圖像恢復模型包括鑒別器和生成器，且均采用神經網絡，并按以下步驟訓練生成：

對所述鑒別器進行訓練；

對所述生成器進行訓練；

對所述鑒別器和生成器進行交替訓練；其中，所述壓縮激勵模塊分別嵌入到各鑒別器和生成器的卷積層中。