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视频传感器网络节点定位技术的研究

作　者: 祁凯
导　师: 张国煊
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 视频传感器网络节点定位技术物理参数定位精度
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 56次
引　用: 2次
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内容摘要

视频传感器网络(Video Sensor Networks)是一种由具有计算、存储和通信能力的视频传感器节点组成的分布式感知网络。节点定位是视频传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提,同时也是实现网络拓扑自配置、提高路由效率、报告网络覆盖质量等网络功能的理论基础。因此,视频传感器网络节点定位是视频传感器网络研究中的热点问题之一。本文首先介绍了视频传感器网络和节点定位技术的研究背景、意义以及研究进展等相关内容。围绕视觉传感器网络节点定位问题,对节点定位算法的相关重要技术进行了探讨。接着本文提出并实现了一个基于Camera Sensor二维坐标系的节点定位算法,该算法首先进行了可行性和场景说明,确定Camera Sensor的物理参数,通过小孔成像模型采集未知节点视野范围内3个或者以上锚节点的图像信息,分析其像点和物点之间的成像关系,来实现Camera Sensor未知节点自定位问题,最后分析了基于Camera Sensor二维坐标系的节点定位算法的误差。在视频传感器网络中,未知节点和锚节点可能不处于二维坐标系内,而是处于一个三维空间内,本文就此提出了基于Camera Sensor三维坐标系的节点定位算法,把视频传感器节点所处于的三维空间分解成三个二维平面,在每个平面通过基于Camera Sensor的二维坐标系的节点定位算法来解决三维坐标系的Camera Sensor节点定位问题。本文最后实现并改进了基于CMUCAM3视频传感器网络硬件节点平台。该平台可采集分辨率为352×288(RGB)的数字图像信息,可实现高速USB数据传输。在现实场景中,基于Camera Sensor节点定位算法通过CMUCAM3节点平台采集其视野范围内锚节点的图像信息,完成了节点定位任务。实验表明,视频传感器网络硬件节点平台CMUCAM3能够完成图像数据采集,处理等功能,在600×600cm的实验场景中,基于Camera Sensor的节点定位算法通过CMUCAM3节点能够完成自定位任务,且定位算法精度较高,定位误差可以达到cm级别。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-14
    1.1.1 视频传感器网络  10-12
    1.1.2 节点定位技术  12-14
    1.1.3 课题的研究意义  14
  1.2 研究进展  14-15
  1.3 研究内容及贡献  15-16
  1.4 论文组织结构  16-18
第二章传感器网络节点定位基本理论  18-28
  2.1 节点定位技术简介  18-21
    2.1.1 定位技术的概念  18-19
    2.1.2 定位计算方法  19-21
  2.2 传统传感器定位算法  21-23
    2.2.1 基于距离的定位算法  21-22
    2.2.2 基于距离无关的定位算法  22-23
  2.3 视觉传感器网络节点定位算法简介  23-27
    2.3.1 基于计算机视觉的目标定位算法  23-25
    2.3.2 基于Camera Sensor 视频传感器网络节点定位算法  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章基于Camera Sensor 的节点定位系统设计及实现  28-39
  3.1 可行性和场景说明  28-29
    3.1.1 可行性分析  28-29
    3.1.2 场景说明  29
  3.2 Camera Sensor 物理参数确定  29-32
    3.2.1 校准焦距  30-31
    3.2.2 视角  31-32
  3.3 Camera Sensor 视频传感器网络节点定位算法  32-35
    3.3.1 二维定位算法  32-34
    3.3.2 三维定位算法  34-35
  3.4 基于Camera Sensor 的节点定位流程  35-38
    3.4.1 节点定位流程  35-37
    3.4.2 定位过程中需注意的问题  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章基于CMUCAM3 视频传感器网络硬件实验平台  39-51
  4.1 视频传感器网络系统综述  39-41
    4.1.1 系统结构  39-40
    4.1.2 系统硬件  40
    4.1.3 硬件平台设计的目的和意义  40-41
  4.2 CMUCAM3 简介  41-42
  4.3 系统硬件设计  42-46
    4.3.1 ARM 与CMOS 图像传感器的接口  43-44
    4.3.2 ARM 与SD 卡接口  44-45
    4.3.3 USB 转串口接口  45-46
  4.4 系统软件设计  46-50
    4.4.1 SCCB 总线  46
    4.4.2 图像数据的采集  46-47
    4.4.3 串口图像数据通信  47-48
    4.4.4 上位机图像数据显示  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章实验及性能分析  51-59
  5.1 节点参数确定  51-54
    5.1.1 实验场景参数  51-52
    5.1.2 Camera Sensor 参数  52-54
  5.2 节点定位实验数据  54-56
  5.3 误差分析  56-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章总结  59-61
  6.1 内容总结  59
  6.2 研究展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录  65-66
详细摘要  66-69

视频传感器网络节点定位技术的研究

内容摘要

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