面向全景覆蓋的攝像頭傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署與調(diào)度優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著城市建設(shè)的發(fā)展和生活質(zhì)量的改善，安防監(jiān)控系統(tǒng)的需求顯著提高。以視頻圖像為數(shù)據(jù)輸出的攝像頭傳感器網(wǎng)絡(luò)，因相關(guān)圖像處理技術(shù)的發(fā)展獲得了極大關(guān)注。然而，不同于傳統(tǒng)傳感器，入侵者多角度信息的需求給面向攝像頭傳感器的覆蓋問題提出了全新的挑戰(zhàn):傳統(tǒng)覆蓋方案認(rèn)為監(jiān)測(cè)到入侵者即為覆蓋，而在攝像頭傳感器網(wǎng)絡(luò)中則需要進(jìn)一步檢驗(yàn)是否捕獲到入侵者的面部信息。因此，使用攝像頭傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)的全景覆蓋是一個(gè)極具現(xiàn)實(shí)意義的問題。
　　作為與

2、傳統(tǒng)覆蓋有著較大差異的全景覆蓋問題，其復(fù)雜的覆蓋模型帶來了兩項(xiàng)重要挑戰(zhàn):1）覆蓋目標(biāo)不僅限于目標(biāo)本身，更關(guān)注目標(biāo)的所有朝向;2）全景覆蓋對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)同合作有十分嚴(yán)格的要求，并且需要大量傳感器。如何利用最小數(shù)量的攝像頭傳感器來實(shí)現(xiàn)所需的全景覆蓋性能是一個(gè)亟待解決的難題。本文主要研究攝像頭傳感器網(wǎng)絡(luò)中面向區(qū)域全景覆蓋的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)部署問題，以及面向點(diǎn)全景覆蓋的可轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)朝向調(diào)度問題。
　　首先，提出了面向區(qū)域全景覆蓋的節(jié)點(diǎn)位置選擇與角度

3、選擇的雙目標(biāo)部署問題。針對(duì)區(qū)域覆蓋的復(fù)雜性，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將其降維轉(zhuǎn)化為點(diǎn)全景覆蓋問題，同時(shí)介紹了點(diǎn)全景覆蓋部署問題以及區(qū)域全景覆蓋部署問題的NP難證明。針對(duì)雙目標(biāo)的混合優(yōu)化問題，先引入虛擬攝像頭傳感器的概念，利用近似算法解決位置選擇問題。隨后離散化朝向選擇空間并進(jìn)一步提出修正算法確定節(jié)點(diǎn)朝向。
　　接著，本文在點(diǎn)全景覆蓋網(wǎng)絡(luò)中引入“可轉(zhuǎn)動(dòng)”攝像頭傳感器研究節(jié)點(diǎn)朝向的調(diào)度問題，進(jìn)一步提高全景覆蓋網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的利用率，滿足實(shí)際

4、對(duì)成本控制的要求。根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起待監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間沖突這一現(xiàn)象，基于“最大需求優(yōu)先”的公平性原則，提出了“最大化最小全景覆蓋時(shí)間”這一優(yōu)化目標(biāo)，并設(shè)計(jì)相關(guān)解決方案:1）通過降維處理減少節(jié)點(diǎn)朝向的選擇空間;2）對(duì)攝像頭傳感器節(jié)點(diǎn)與待監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的空間耦合關(guān)系進(jìn)行解耦;3）設(shè)計(jì)近似算法對(duì)問題進(jìn)行解決。
　　最后，本文進(jìn)一步設(shè)計(jì)了相應(yīng)的分布式策略，使得攝像頭傳感器只需與少量節(jié)點(diǎn)通信即可自主決策在每個(gè)時(shí)槽的朝向，從而實(shí)現(xiàn)基于公平性的點(diǎn)全景