移动机器人监控视频的传输和压缩感知

发布时间：2017-10-16 17:12

  本文关键词：移动机器人监控视频的传输和压缩感知

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【摘要】：视频图像是移动机器人感知环境的重要手段,其传输方法和性能影响到机器人操作人员的工作质量。与普通视频传输不同,移动机器人视频传输面临无线传输带宽的约束,尤其是低带宽条件下的视频实时性关系到移动机器人的工程实用性。本文围绕移动机器人的视频采集、传输和低开销视频图像处理方法开展工作,研究适用于移动机器人的视频传输有效方法。具体工作如下:第一,结合机器人移动式工作特点,设计了嵌入式视频传输系统并开展了性能测试。实现上,采用ARM和嵌入式Linux构建了基础平台;采用V4l2接口开发视频采集功能;采用UDP套接字接口开发了视频服务器程序video_srv,实现基于M-JPEG的视频传输功能;通过实验测试,验证了本文视频传输方法的有效性。第二,针对移动机器人面临的数据量、带宽、实时性等问题,研究了基于压缩感知的视频图像处理方法。提出了一种低开销的分布式视频压缩感知方法,通过关键帧与非关键帧联合重构的方式,降低了重构时间。在正交匹配追踪算法的基础上,提出一种分块优化的改进算法。仿真实验验证了本文方法在视频处理中具有图像重构效果好、计算开销低的优点,为接下来在移动机器人视频传输系统中的应用提供了较好的理论依据。
【关键词】：移动机器人 视频传输 嵌入式 压缩感知
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景及意义8-10
• 1.1.1 移动机器人的发展8
• 1.1.2 视频监控对移动机器人的意义8-9
• 1.1.3 压缩感知对视频图像处理的意义9-10
• 1.1.4 本课题的研究意义10
• 1.2 课题研究现状10-13
• 1.2.1 机器人视频监控研究现状10-11
• 1.2.2 嵌入式在机器人监控中的研究现状11-12
• 1.2.3 压缩感知编码技术研究现状12-13
• 1.3 论文的研究内容和章节安排13-14
• 1.3.1 本课题的研究内容13-14
• 1.3.2 章节安排14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 移动机器人视频监控的嵌入式系统设计15-31
• 2.1 硬件系统总体方案15-20
• 2.1.1 硬件平台选择15-17
• 2.1.2 嵌入式系统硬件方案17-20
• 2.2 移动机器人视频监控的软件平台20-27
• 2.2.1 基于Linux的软件系统设计20-21
• 2.2.2 Bootloader的分析和设计21-24
• 2.2.3 Linux内核的开发24-26
• 2.2.4 根文件系统的制作26-27
• 2.3 视频采集驱动设计27-28
• 2.4 无线网卡驱动设计28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 移动机器人监控视频的采集与传输系统31-48
• 3.1 V4L2视频图像采集31-38
• 3.1.1 V4L2应用编程接口31-32
• 3.1.2 视频采集程序设计32-38
• 3.2 基于Socket通信的无线传输方案38-41
• 3.2.1 网络传输协议分析与选择38-39
• 3.2.2 基于UDP的套接字网络传输模型39-41
• 3.3 视频服务器软件设计41-47
• 3.3.1 视频服务器组件与功能设计41-42
• 3.3.2 JPEG视频图像编码42-44
• 3.3.3 M-JPEG编码效率测试44-45
• 3.3.4 系统测试与分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 基于压缩感知的机器人视频图像处理48-65
• 4.1 压缩感知理论基础48-54
• 4.1.1 信号的稀疏变换50
• 4.1.2 观测矩阵的设计50-52
• 4.1.3 压缩感知信号重构52-54
• 4.2 针对机器人的分布式视频压缩感知处理方法54-58
• 4.2.1 分布式视频压缩感知54-55
• 4.2.2 基于DCVS的视频编解码55-56
• 4.2.3 分布式视频压缩感知仿真实验56-58
• 4.3 压缩感知图像重构算法58-64
• 4.3.1 正交匹配追踪算法58-62
• 4.3.2 分块优化的OMP算法改进62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 5 总结与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和研究成果73

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本文编号：1043869