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无线传感器网络中视频编码的跨层优化研究

作　者: 欧阳筱
导　师: 曹雪虹
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 无线传感器网络 压缩感知分布式视频编码 节省能耗
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 29次
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内容摘要


随着无线传感器网络的广泛应用,越来越多的研究人员开始关注和着手研究有关无线传感器网络中的关键技术。视频的传输在无线传感器网络中占的比重越来越大,然而由于视频的数据量大,传输具有实时性,想要在网络中达到视频观看比较流畅的效果,就要求网络具有承载视频传输的能力。无线传感器网络作为未来一种无处不在的技术就必须适应这个发展的需要,于是寻找高效的节能算法实现无线传感器网络中的视频传输就成为首要任务。近几年兴起的压缩感知技术将采样和压缩融为一体,并运用在视频编码上,形成了编码简单而解码相对复杂的特点,因此压缩感知分布式视频编码(Distributed Compressive Video Sensing,DCVS)特别适合于能量受限的无线传感器网络。本文主要研究压缩感知分布式视频编码在无线传感器网络中的应用,首先从理论分析以及计算机仿真等方面进行了深入探讨,然后提出一种简单的跨层优化算法,用来提高重建视频质量、降低网络能耗。本文的主要内容如下:1)阐述了无线传感器网络的研究现状和需要解决的问题,以及压缩感知基本理论,并在此基础上研究了压缩感知分布式视频编码在无线传感器网络中的应用和实现。2)利用压缩感知理论知识,对无线传感器网络中需要传输的视频图像进行分布式压缩编码,采用32阶乱序Hadamard阵进行随机采样变换,得到压缩后的数据经无线信道传输,最后在解码端采用联合解码恢复原始图像,并证明了此编码方式可以有效减少码流数据量。3)深入研究了压缩感知分布式视频编码中采样率、量化参数、信道质量等参数对重建视频质量的影响,通过压缩感知分布式视频编码与传统编码方式的比较,证明了压缩感知分布式视频编码具有节省能耗、抗误码性能好的优点。在此基础上,提出了根据信道状况适当调整编码采样率的跨层策略,证明了该策略能够有效提高重建视频质量、降低网络耗能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 论文背景  8
  1.2 研究的目的与意义  8-9
  1.3 本文所做的工作以及主要创新点  9-12
第二章 无线传感器网络  12-26
  2.1 无线传感器网络概述  12-15
    2.1.1 无线传感器网络体系结构  12-13
    2.1.2 无线传感器网络的特点  13-14
    2.1.3 无线传感器网络的应用  14-15
  2.2 无线传感器网络能耗分析及节能策略  15-21
    2.2.1 能耗分析  15-16
    2.2.2 计算模块主要的节能策略  16-18
    2.2.3 通信模块主要的节能策略  18-21
  2.3 无线传感器网络的研究领域及挑战  21-23
  2.4 分布式视频编码在无线传感网络中的应用现状  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 压缩感知分布式视频编码  26-35
  3.1 分布式视频编码的信息论基础  26
  3.2 压缩感知理论  26-30
    3.2.1 信号的稀疏表示  27-28
    3.2.2 观测矩阵的设计  28-29
    3.2.3 信号重构  29-30
  3.3 基于压缩感知的分布式视频编码模型  30-34
    3.3.1 分布式压缩视频编码  32-33
    3.3.2 联合解码  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 基于跨层的码率控制策略  35-51
  4.1 仿真框架介绍  35-36
  4.2 基于压缩感知的分布式视频编解码  36-38
    4.2.1 基于压缩感知的分布式视频编码  36-37
    4.2.2 基于压缩感知的分布式视频解码  37-38
  4.3 NS2 仿真场景与参数设置  38-40
  4.4 仿真结果  40-48
    4.4.1 量化比特数QP 对PSNR 的影响  40-42
    4.4.2 采样率 Rate 对 PSNR 的影响  42-44
    4.4.3 信道 BER 对 PSNR 的影响  44-46
    4.4.4 不同纹理和运动强度的视频序列的比较分析  46-47
    4.4.5 分布式压缩编码与 H.264 结果对比分析  47-48
  4.5 基于跨层的码率控制  48-50
  4.6 本章小结  50-51
第五章 总结与展望  51-52
  5.1 论文工作总结  51
  5.2 今后展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-57

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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 > 图像编码
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