基于WMSN的林火監(jiān)測中圖像處理算法的研究.pdf

1、森林是生態(tài)系統(tǒng)中重要的自然資源，森林中火災(zāi)的發(fā)生會對自然環(huán)境、生物多樣性和經(jīng)濟安全造成嚴重威脅?；馂?zāi)具有蔓延的特性，為避免其對森林造成更大的破壞，開發(fā)和利用先進的技術(shù)進行林火監(jiān)測，盡快的發(fā)現(xiàn)火情非常重要。無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)是可用于林火監(jiān)測和相關(guān)活動的新興技術(shù)，由具備感測、處理和無線通信功能的小型電池供電的傳感器節(jié)點組成，具有覆蓋范圍廣、成本低的特點，由于森林屬于大空間環(huán)境且情況復(fù)雜，引入圖像傳感器節(jié)點，有助于實現(xiàn)直觀、準確的火災(zāi)監(jiān)測。

2、然而傳感器節(jié)點本身能量有限、計算資源受限，約束了對圖像的處理能力，因此，在圖像處理技術(shù)中如何減少內(nèi)存的使用、能量的消耗成為WM SN的研究熱點與難點。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對WMSN的資源有限性，森林火災(zāi)發(fā)生的隨機性和小概率性，圖像傳感器節(jié)點采集圖像信息量大等問題。提出一種基于運動特性和顏色時空特性的火焰檢測算法，在節(jié)點端直接對圖像傳感器節(jié)點采集到的圖像數(shù)據(jù)進行處理，然后將關(guān)注信息傳輸至網(wǎng)關(guān)，從而達到減少網(wǎng)絡(luò)傳輸能量的目的

3、。該算法首先利用運動目標檢測算法消除靜態(tài)類火焰顏色物體的干擾，獲得運動目標區(qū)域以減少后續(xù)步驟的處理量；其次通過對火焰序列樣本與非火焰序列樣本進行I前景區(qū)域與S前景區(qū)域的相關(guān)性分析，得到火焰的顏色時空特性，確定判斷火焰的閾值；最后計算當前運動區(qū)域的I前景與S前景的相關(guān)性系數(shù)，將其與閾值進行比較，大于閾值，則認為當前運動區(qū)域中含有火焰，將其通過多跳方式傳至網(wǎng)關(guān)，發(fā)送到監(jiān)測中心，否則，不發(fā)送當前運動區(qū)域。實驗結(jié)果表明，該算法能夠準確、快速的檢

4、測出火焰，且僅發(fā)送被確認為火焰的區(qū)域到監(jiān)控中心進行報警，從而減少冗余數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與能量的消耗。⑵針對圖像數(shù)據(jù)中含有的大量冗余信息，直接發(fā)送圖像至網(wǎng)關(guān)消耗過多能量的問題，本文在多級樹集合分裂算法的基礎(chǔ)上，提出一種基于條帶緩沖和狀態(tài)標記圖的改進算法，該算法去除圖像中的冗余信息后，僅將少量的比特流傳輸至網(wǎng)關(guān)。首先將圖像分成多個條帶，對每一條帶依次進行提升的9/7小波變換，并將其放入條形緩沖區(qū)中；其次，將小波系數(shù)的重要性標志放入狀態(tài)標記圖