遠(yuǎn)程視覺控制系統(tǒng)中的視頻傳輸與目標(biāo)定位.pdf

1、隨著Internet、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及，計(jì)算機(jī)處理能力的提高以及視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程視覺控制系統(tǒng)成為近年來研究的熱點(diǎn)。本文的工作基于一個(gè)機(jī)械臂遠(yuǎn)程視覺控制系統(tǒng)展開，在一個(gè)C/S模式的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，用戶通過遠(yuǎn)程操作實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過安裝在本地端的攝像機(jī)采集機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的圖像，采集后的圖像送入本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像分析和壓縮，得到機(jī)械臂末端執(zhí)行器在圖像中的位置以及壓縮圖像數(shù)據(jù)，位置數(shù)據(jù)經(jīng)過圖像坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換后得到實(shí)際位

2、置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)與壓縮圖像數(shù)據(jù)通過Internet送至遠(yuǎn)程客戶端，在客戶端根據(jù)接收到的位置數(shù)據(jù)向本地端發(fā)送控制指令，完成對(duì)本地端的反饋控制，同時(shí)解壓接收到的圖像數(shù)據(jù)并顯示，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本論文采用三種方法實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的壓縮傳輸，并提出了魯棒性較好的目標(biāo)跟蹤與定位算法。
　　 在圖像壓縮部分，分別采用了基于DCT(discrete cosine transform)的圖像壓縮方法、嵌入式零樹小波(EZW)圖像壓

3、縮方法以及基于混合MC(運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償)/DCT與小波相結(jié)合的視頻壓縮方法。1)對(duì)DCT變換和量化系數(shù)的存儲(chǔ)方法加速了編碼速度，同時(shí)采用在解碼端嵌入基于自適應(yīng)鄰域的塊效應(yīng)濾波器的方法消除DCT解壓縮圖像的塊效應(yīng)；2)利用提升格式的小波變換提高小波的運(yùn)行速度，利用EZW算法編碼小波系數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像的漸進(jìn)壓縮編碼。針對(duì)EZW算法對(duì)低頻數(shù)據(jù)和高頻數(shù)據(jù)采用同樣方法編碼導(dǎo)致的低頻數(shù)據(jù)損失，以及主表和副表掃描的空間復(fù)雜度高的問題，進(jìn)行了三個(gè)方面的改進(jìn)：首先

4、，將所有小波系數(shù)的數(shù)值調(diào)整到一個(gè)字節(jié)范圍內(nèi)，并直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量較少的低頻數(shù)據(jù)；其次，設(shè)置標(biāo)記矩陣來取消對(duì)主表和副表的掃描，并對(duì)每一個(gè)重要系數(shù)同時(shí)進(jìn)行主掃描和副掃描；將副掃描的精度提高一個(gè)比特，以增加每次掃描的有效數(shù)據(jù)量。3)在混合MC/DCT與小波相結(jié)合的視頻編碼算法中，為了加快搜索速度，統(tǒng)一采用4×4的塊匹配；針對(duì)傳統(tǒng)快速塊匹配算法易陷入局部極小值的問題，提出一種新的快速算法：首先判斷是否靜止塊，若是，則停止搜索，若否，則通過運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)

5、測(cè)確定搜索中心點(diǎn)，并沿著由內(nèi)而外的搜索路徑，結(jié)合搜索停止條件，完成匹配塊的搜索，在保證搜索速度的前提下，根本解決了陷入局部極小值的問題；同時(shí)，對(duì)Ⅰ幀圖像采用小波編碼來實(shí)現(xiàn)視頻序列的重同步，P幀圖像經(jīng)過預(yù)測(cè)后，采用4×4整數(shù)變換編碼殘差數(shù)據(jù)，最后采用哥倫布碼表輸出碼流。
　　 在原來的遠(yuǎn)程視覺控制系統(tǒng)中，機(jī)械臂末端執(zhí)行器的跟蹤與定位采用的是灰度模板匹配，該算法較簡(jiǎn)單，但是在光照和背景變化以及陰影發(fā)生移動(dòng)時(shí)，很容易出現(xiàn)錯(cuò)配，導(dǎo)致反饋