无线多媒体传感器网络中多媒体信息处理及路由技术研究

无线多媒体传感器网络（WMSNs）能感知信息量丰富的音频、视频、图像等多媒体信息，可以广泛应用于战场可视化监控、环境监测、安全监控等领域。本项目对其中的多媒体信息处理及路由协议两个关键技术进行研究，具有重要的理论意义和实用价值。.考虑到WMSNs中传感器节点的存储、信息处理能力以及能耗严重受限，本项目提出一种新的分布式视频编码算法及相应的速率控制算法：根据视频序列时间相关性，在编码端采用时间冗余去除模块，节省编码比特率和编码时间；在编码端对边信息进行估计，确定Wyner-Ziv帧所需的编码速率；在编码端计算位平面相关误码率及编码速率。新算法在不增加编码复杂度的情况下提高编码效率。.考虑到网络节点移动的特点，提出了基于QoS的多径路由协议。通过利用多径，将负载平均，使每条路径的有效数据率下降，数据得到有效传输；引入QoS保障机制，使得网络的平均时延，寿命以及吞吐量等方面性能得到改善。

本项目研究了无线多媒体传感器网络中多媒体信息处理及路由技术两个方面。.在多媒体信息处理方面，本项目提出了下列分布式视频编解码（DVC，distributed video coding）算法。(1)针对量化造成信息损失和边信息生成不精确导致系统率失 真性能下降的问题，提出一种新的像素域-变换域联合DVC系统，在编码和解码端分别加入了视频像素域处理模块，改善了边信息质量。(2)提出了一种无反馈DVC系统，设计了基于循环移位的码率控制算法，只需在编码端进行帧一级的速率估计，降低了对编码端速率估计的精度要求。(3)针对由于信道丢包导致解码与编码端参考帧不同，提出了一种无反馈多描述DVC系统，采用基于感兴趣区域的多描述分配算法和循环移位处理，提高了丢包下的视频质量。(4)提出了一种重采样与再重构分块压缩感知系统，通过重采样来提高CS帧的重构质量。.路由协议解决的是无线多媒体传感器网络中数据传输的关键问题，本项目主要研究了下列几个方面：(1) 针对LEACH协议均匀成簇及簇首向基站发送数据时能耗较大的问题，提出了改进的TCMR协议。(2)提出了基于跨层的QoS多径路由协议(QoS-AOMDV)，将能量信息、分组队列缓存长度信息等作为选路标准，提高了网络吞吐量，节约了能耗。(3)提出了一种六边形集中式分簇多跳路由协议(HCCM)，在六边形分簇的基础上再根据节点的具体分布，调整簇的形状以及确定最佳路由，降低了大规模网络中随机分布的节点的能量消耗。(4)提出了集中式平衡分簇(CBC)路由协议，在实现分簇能耗平衡的同时能更好适应节点的分布。(5)在AODV基础上提出了一种能量优化和负载均衡的QoS路由协议(ELQRP)，满足了多媒体业务的应用需求。(6)提出了一种区分服务与负载均衡的路由协议(DLRP)，提高了网络吞吐量，提高了视频和标量业务的传输质量。(7)引入OFDM技术，设计了混合业务资源分配方法，保证了实时业务用户的QoS要求和非实时业务用户间的比例公平，并研究了OFDM系统的同步技述。