[發(fā)明專利]野生動物監(jiān)測圖像自適應(yīng)壓縮傳輸與恢復(fù)方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011441971.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112616054B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍國;謝將劍;柴壘
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514
• 代理人: 張紹磊

本發(fā)明公開了一種野生動物監(jiān)測圖像自適應(yīng)壓縮傳輸與恢復(fù)方法及裝置，應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述方法包括：獲取待壓縮傳輸?shù)囊吧鷦游飯D像，然后基于目標區(qū)域進行提取以生成其對應(yīng)的掩模圖像；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(shù)據(jù)進行分配及遠程傳輸；在解碼端基于圖像恢復(fù)模型實現(xiàn)對壓縮編碼后的圖像進行恢復(fù)；其中，所述恢復(fù)模型是基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的；其有益效果是：在對原始圖像進行壓縮、降低數(shù)據(jù)量的同時，保證圖像接收端可以獲得清晰且具有實際應(yīng)用價值的野生動物圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種野生動物監(jiān)測圖像自適應(yīng)壓縮傳輸與恢復(fù)方法及裝置。

背景技術(shù)

野生動物監(jiān)測系統(tǒng)有助于全面實時了解野生動物的棲息情況與種群信息，為野生動物保護提供可靠的數(shù)據(jù)支持。目前采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)測載體已成為主要的監(jiān)測方法。隨著野生動物監(jiān)測圖像數(shù)據(jù)量的提升，會對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸產(chǎn)生壓力。因此傳輸監(jiān)測圖像時需要進行圖像壓縮。野生動物監(jiān)測圖像壓縮傳輸方法有助于降低數(shù)據(jù)的傳輸量，提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期，在滿足全面、實時了解野生動物棲息狀況、種群信息的同時，降低無關(guān)內(nèi)容的編碼比重，提高整體的壓縮效率。而野生動物壓縮圖像可以通過本地端的恢復(fù)使其能夠作為野生動物識別、分類的數(shù)據(jù)集，為后續(xù)野生動物保護的自動化與智能化提供數(shù)據(jù)支持。

目前圖像壓縮主要分為以多級樹集合分裂算法(SPIHT)為基礎(chǔ)和以JPEG2000為基礎(chǔ)的方法。上述方法是基于全局的壓縮，沒有考慮目標區(qū)域與背景區(qū)域的分布式傳輸，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的冗余。因此劃分圖像區(qū)域重構(gòu)的優(yōu)先級，對目標區(qū)域優(yōu)先編碼，可以在低比特率的條件下，提高目標區(qū)域圖像的恢復(fù)質(zhì)量，而目標區(qū)域提取則是實現(xiàn)圖像傳輸優(yōu)先級劃分的基礎(chǔ)。野生動物監(jiān)測圖像易受環(huán)境影響，具有背景復(fù)雜，光照不均勻的特點，加劇了完成目標提取和掩模生成的困難。因此面向野生動物監(jiān)測圖像的壓縮傳輸方法需要綜合分析野生動物圖像信息的特點，在降低數(shù)據(jù)傳輸量的基礎(chǔ)上，保證目標區(qū)域的優(yōu)先編碼，同時使恢復(fù)圖像的質(zhì)量滿足數(shù)據(jù)分析要求。

由此可知，現(xiàn)有的圖像壓縮算法均以對圖像的整體壓縮為主，在進行大規(guī)模遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余；并且在解碼端進行圖像重構(gòu)時其效果也大打折扣，其重構(gòu)結(jié)果對后期的數(shù)據(jù)分析也會產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：提供了一種野生動物監(jiān)測圖像自適應(yīng)壓縮傳輸與恢復(fù)方法，以實現(xiàn)在對原始圖像進行壓縮、降低數(shù)據(jù)量的同時，保證圖像接收端可以獲得清晰且具有實際應(yīng)用價值的野生動物圖像。

第一方面：一種野生動物監(jiān)測圖像自適應(yīng)壓縮傳輸與恢復(fù)方法，應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用分簇匯聚的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，所述方法包括：

獲取待壓縮傳輸?shù)囊吧鷦游飯D像，然后基于目標區(qū)域進行提取以生成其對應(yīng)的掩模圖像；其中，所述野生動物圖像來源于部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部的野生動物自動觸發(fā)設(shè)備；所述目標區(qū)域為區(qū)別于所述野生動物圖像中背景區(qū)域的具有野生動物部分的前景區(qū)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(shù)據(jù)進行分配及遠程傳輸；

在解碼端基于圖像恢復(fù)模型實現(xiàn)對壓縮編碼后的圖像進行恢復(fù)；其中，所述恢復(fù)模型是基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的，所述生成對抗網(wǎng)絡(luò)是基于改進壓縮激勵模塊實現(xiàn)的。

作為本申請一種可選的實施方式，所述獲取待壓縮傳輸?shù)囊吧鷦游飯D像，然后基于目標區(qū)域進行提取以生成其對應(yīng)的掩模圖像，具體包括：

圖像顏色空間模型重構(gòu)；

圖像紋理參數(shù)提?。?/p>

根據(jù)所述紋理參數(shù)和重構(gòu)后的顏色空間模型建立參數(shù)矩陣，并通過自適應(yīng)算法進行像素數(shù)據(jù)的聚類，完成目標區(qū)域的分割；