基于压缩感知的无线多媒体传感器网络视频重构算法研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于压缩感知的无线多媒体传感器网络视频重构算法研究学位申请人：李功学科专业：信息与通信工程指导教师：罗晖教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他

2、人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名___

3、_______日期___________摘要基于压缩感知的无线多媒体传感器网络视频重构算法研究摘要无线多媒体传感器网络（WirelessMultimediaSensorNetworks，WMSN）是一种集传感器、无线通信和嵌入式信息处理于一体的综合性网络，其数据形式直观，含有丰富的多媒体信息，在视频监控、智能安保等诸多领域得到了广泛应用。然而，视频作为WMSN中重要的数据形式，如果按照传统的奈奎斯特采样定理对其进行采用和处理，对WMSN视频节点的计算能力、存储能力和能耗都构成了巨大挑战，并将严重影响WMSN网络性能和生命周期。而近年来发展

4、起来的压缩感知（CompressedSensing，CS）理论为海量数据的采样压缩提供了一种新的思路。根据CS理论，在对信号进行采样的过程中，可以利用信号的冗余性，超越传统奈奎斯特采样定理的极限，从而极大地简化了信号采样压缩的处理流程。因此，如果能将CS理论应用于WMSN视频数据的采样压缩过程，将有效缓解资源受限的WMSN视频数据处理压力。本论文基于CS理论，针对WMSN视频监控应用场景，对基于CS的WMSN视频重构算法进行研究，主要研究工作如下：在压缩感知视频数据获取模型的基础上，针对WMSN视频监控应用场景的特殊要求，即对算法实时性要

5、求较高且要保证视频质量，本文提出了基于改进梯度投影法（GradientProjectionforSparseReconstruction,GPSR）的WMSN视频重构方法，该方法首先构建合适的测量矩阵，通过简单运算即可快速恢复出预览视频，然后，利用光流法对预览视频提取运动矢量，并将运动矢量加入改进的GPSR算法迭代重构过程中，从而实现高分辨率视频重构。实验结果表明，该方法可以在极短的时间内获得预览视频，与GPSR算法相比，其最终重构效果在视频主观质量和客观评价指标上都有所提升。为进一步提高应用于WMSN视频监控的重构算法的实时性和重构效果

6、，采用视频分阶段重构的思想，本文提出了基于改进迭代收缩阈值法（IterativeShrinkageThresholding,IST）的WMSN视频重构方法。该方法利用视频帧之间的运动矢量重新构建IST数据保真项，同时通过不断收缩正则化参数来更新迭代阈值。实验结果表明，该方法能够实现WMSN视频场景信息的快速预览，能够满足WMSN视频监控实时性的要求。在最终重构效果方面，与IST算法相比，本文提出的算法在视觉效果和客观评价指标方面，都有较大提高，可以更好地满足WMSN视频监控要求。关键词：无线多媒体传感器网络，压缩感知，视频重构，梯度投影，

7、迭代收缩阈值IAbstractTHERESEARCHOFWMSNVIDEORECONSTRUCTIONALGORITHMBASEDONCOMPRESSEDSENSINGABSTRACTWirelessMultimediaSensorNetworks(WMSN)isacomprehensivenetworkthatcollectssensors,wirelesscommunicationandembeddedinformation.Duetotheexistedintuitiveformdata,richvideoandothermulti

8、mediainformation,WMSNiswidelyappliedinmanyfields,suchasvideosurveillance,intelligentsecurityands