无线网络滑坡监测系统中图像的采集、传输与压缩还原

发布时间：2017-09-12 09:01

  本文关键词：无线网络滑坡监测系统中图像的采集、传输与压缩还原

  更多相关文章： 无线多媒体滑坡监测系统 图像采集、传输 压缩感知 Zig Bee WiFi Android开发

【摘要】：山体滑坡是一种多发的区域性自然地质灾害,山体倒塌以及由暴雨引发的泥石流会对附近居民生命财产构成极大威胁。因此,对易发生滑坡的区域进行实时监控具有重要意义。为增强山体滑坡监测信息的直观性、丰富性,设计了WMSNs滑坡监测系统,采用嵌入式微控制器STM32F407、OV7670 COMS图像传感器与CC2530短距离通信模块开发了图像采集节点,完成了图像采集模块与无线通信模块的数据传输以及采集节点与汇聚节点之间的通信。为在WMSNs网络内部节点间Zig Bee协议条件下实现图像的快速传输,引入压缩感知技术,在现场节点以远低于Nyquist的采样率采集图像,同时实现图像的压缩。节点采集到的图像采用离散小波变换进行稀疏表示,选用离散高斯矩阵实现信号观测,降低节点传输数据量,保持和增强滑坡监测系统的时效性,减少对节点资源的占用。为使滑坡区居民自主判断所处环境情况、增强主动知情权,开发了带有WiFi模块的汇聚节点,经过本地专属WiFi网络向居民所持手机直接发送。为此以Android手机为平台,在手机客户端采用正交匹配追踪算法重构图像信号,算法程序以Android应用程序编写,实现了图像观测数据的接收与原始图像的重构显示。在滑坡现场搭建监测网络进行了实地图像采集、压缩、传输、重构实验,测试结果表明,采集节点可以成功采集监控区域图像,压缩后通过无线网络传输到手机,并在手机上完成重构显示,图像较清晰,传输时间约为传输原始图像的50%。
【关键词】：无线多媒体滑坡监测系统 图像采集、传输 压缩感知 Zig Bee WiFi Android开发
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 选题背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.2.1 WMSNs研究现状8-9
• 1.2.2 压缩感知研究现状9
• 1.3 本文的主要工作9-11
• 第二章 无线多媒体传感器滑坡监测图像节点开发11-36
• 2.1 系统的总体结构设计11-12
• 2.2 节点的总体结构12
• 2.3 节点传输模块硬件设计12-17
• 2.3.1 CC2530无线通信模块12-15
• 2.3.2 Wi Fi通信模块15-17
• 2.4 节点采集模块硬件结构17-23
• 2.4.1 微控制器模块17-20
• 2.4.2 图像传感器模块20-23
• 2.5 传感器节点的软件实现23-35
• 2.5.1 STM32软件开发环境23
• 2.5.2 图像采集模块的程序设计23-30
• 2.5.3 采集模块功能测试30
• 2.5.4 串口通信模块程序设计30
• 2.5.5 采集节点数据的发送30-31
• 2.5.6 USR-Wi Fi232-2 图像传输31-32
• 2.5.7 图像接收软件设计32-33
• 2.5.8 节点的功能测试33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 压缩感知在图像采集节点中的应用36-52
• 3.1 压缩感知理论36-38
• 3.2 采集节点图像的稀疏表示38-42
• 3.2.1 预备知识38-39
• 3.2.2 信号的稀疏表示39-41
• 3.2.3 图像的小波变换41-42
• 3.3 采集节点测量矩阵的构建42-46
• 3.3.1 测量矩阵构造理论42-44
• 3.3.2 常用测量矩阵44-45
• 3.3.3 采集节点观测矩阵设计45-46
• 3.4 压缩感知重构原始图像46-51
• 3.4.1 图像信号重构46-47
• 3.4.2 两种常用的重构算法47-49
• 3.4.3 客户端压缩图像的恢复49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 系统测试52-56
• 4.1 无线多媒体传感器网络搭建52-53
• 4.2 系统测试53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 5.1 总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间发表的学术论文和科研情况63

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本文编号：836274