面向無線多媒體感測器網路的高效壓縮視頻感知

《面向無線多媒體感測器網路的高效壓縮視頻感知》是依託重慶大學，由仲元紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向無線多媒體感測器網路的高效壓縮視頻感知
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：仲元紅
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

結合壓縮感知與分散式編碼的分散式壓縮視頻感知由於其編碼簡單，編碼數據具有容錯好、可裁剪等特點，使得其非常適合無線多媒體感測網（WMSNs）套用。但現有採用分塊壓縮感知的分散式壓縮視頻感知與傳統編解碼方法在性能上仍有較大差距，分塊分幀的方式割裂了數據內在聯繫，是造成性能不足的重要原因。針對這一情況，提出視頻回歸整體的重構及相應測量方法。課題以張量分解為切入點，根據節點視頻及多視點視頻內在的空時稀疏、多維的特點，將一維壓縮感知理論通過稀疏張量分解擴展到多維，探索多維壓縮感知的測量方法，結合字典學習、結構化稀疏等理論重點研究稀疏張量約束下的多維視頻重構算法，從而嘗試提高WMSNs系統的單節點視頻、多視點視頻的恢復質量。項目將為WMSNs提供一個低編碼複雜度、高恢復質量的視頻編解碼新方案，同時也是多維壓縮感知理論的新探索。

結題摘要

無線多媒體感測器網路是在傳統無線感測器網路(WSNs)基礎上引入了音頻、視頻、圖像等多媒體信息感知功能的一種新型感測器網路，其是一種能耗敏感的無基礎設施網。由於WMSNs硬體節點計算能力、能量等方面受到的限制，在傳輸多媒體數據特別是視頻數據之前必須對其進行壓縮編碼，減少數據傳輸量以節約能量。如何同時保持較低的能量消耗及可靠的圖像質量，需要在計算複雜度和通信數據量之間達到平衡，這是亟待解決的問題。 結合壓縮感知與分散式編碼的分散式壓縮視頻感知由於其編碼簡單，編碼數據具有容錯好、可裁剪等特點，使得其非常適合無線多媒體感測網（WMSNs）套用。但現有採用分塊壓縮感知的分散式壓縮視頻感知與傳統編解碼方法在性能上仍有較大差距。針對這一情況，課題以張量分解為切入點，根據節點視頻及多視點視頻內在的空時稀疏、多維的特點，將一維壓縮感知理論通過稀疏張量分解擴展到多維，探索多維壓縮感知的測量方法，研究稀疏張量約束下的多維視頻重構算法。項目的主要研究內容主要有以下幾點，首先研究了基於克羅內克積的分塊壓縮感知方法，此方法可以將多維信號納入統一的壓縮感知模型，同時具有較低的複雜度、較少的感知矩陣存儲量。其次是重點研究了圖像、視頻的重構算法，項目提出了四種新的具有稀疏、低秩張量約束的壓縮感知重構算法模型。這四種新算法都相比傳統的壓縮感知重構算法在峰值信噪比指標上具有較大提升。最後項目研究了率失真模型，進行初步的率失真曲線擬合，並利用樹莓派作為多節點，初步驗證了壓縮感知重構的實現性能。 項目從套用層的視頻編解碼層面探討了基於壓縮感知理論的新型的重構算法，並進行了驗證，相關理論可以為圖像逆問題提供相關參考，其也是多維壓縮感知理論的新探索。同時項目研究涉及編解碼的整個流程，可為WMSNs提供了一個低編碼複雜度、高恢復質量的視頻編解碼新方案的參考。