应急服务视频传感技术及其应用

发布时间：2020-03-19 07:03

【摘要】：分布式视频压缩感知技术是应急服务视频传感技术中最为关键的技术之一。本文针对应急服务视频传感系统的特殊需求,对分布式视频压缩感知理论中的采样算法和重构算法进行深入研究,并将其应用到应急服务视频系统中。首先,为解决在视频系统的编码端采样次数过多、能耗过大等问题,本文提出了一种基于时间相关性的自适应采样算法,通过每个图像块信息占视频图像组的大小来分配采样率,并结合模式判别,计算出各个小块的采样率来实现自适应采样分配。仿真结果表明,在相同总采样率下,与传统的采样算法相比,所提出的算法重构质量更高,且减少采样次数带来的能量节省远远超过了该算法引起的额外能量消耗。其次,针对视频系统中某些视频重构效果不均的问题,本文提出了一种基于时间相关性的自适应重构算法,在无反馈的分布式视频压缩感知模型的基础上,对非关键帧的每个块进行模式判别,将非关键帧与前一帧的残差编码传输;在重构时,按照模式判别的结果自适应地选择的重构方式,避免了部分不必要的边信息计算。仿真结果表明,该算法能在较少的运行时间情况下,重构出高质量的视频图像。最后,针对应急服务视频系统的应用场景,本文将所提出的自适应采样算法和重构算法应用到应急服务视频传感系统中,相互结合并提升系统性能,使得视频信息处理更加稳定、快速。仿真结果表明,在低采样率时,本系统的重构视频的峰值信噪比高于其他系统,且重构时间明显低于对照组的系统。本视频系统可以同时兼顾系统的高效率和重构图像的高质量。
【图文】：

框架图,框架,视频编码

1 分布式视频压缩感知系统1.1 分布式视频编码由于传统视频编码的编码端太过复杂，使得其使用受限，只能在广播等一次编码多次解的场景使用，对于视频采集设备小型化等编码端计算和内存能力受限，，电力能源缺乏的场，这种编码方式就不再适用。为了解决此类问题，分布式视频编码作为一种编码端计算复度低的视频编码方案被提出。传统无损分布式视频编码理论指出，两个相关的信源独立编码且联合解码的视频处理效在一定条件下跟联合编码并联合解码的效率是一样的。无损 DVC 结构如图 2.1 所示。在联解码的过程中，解码器中关于信源的辅助信息被称为边信息（Side Information，SI）。

非对称,边信息,码率

如图 2.4 所示，随机信源 X 在编码端独立编码，解码器联合解码时得到 X 的重构信号 X，出现的失真D为 E d ( X , X) ，率失真函数|( )WZX YR D 为小于给定失真D的情况下所需最小码率，|( )X YR D 同样是在小于给定失真 D 时，在编解码端都利用边信息分别压缩和解压的码率下限。对于统计相关的独立同分布随机信号，由 Wyner-Ziv 分布式视频编码理论可知，编码器不使用边信息而解码器使用边信息，会使得码率损失：| |( ) ( ) 0WZX Y X YR D R D (2.2)当 D 为零时，有损编码理论与无损编码理论是可视为等同的。当 X 和 Y 都是高斯无记忆信源时，利用均方差（Mean Square Error，MSE）进行失真的计量，则公式(2.2)中码率损失是等于零。不仅如此，Pradhan[28]等人指出，如果Z X Y是独立于边信息的高斯噪声，且失真度量为 MSE 时，也是无损的。分布式视频无损理论和有损理论都是在编码端独立编码而在解码端联合解码的，也都是简单而有效的。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.81

【参考文献】