本文關(guān)鍵詞：移動機器人監(jiān)控視頻的傳輸和壓縮感知

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【摘要】：視頻圖像是移動機器人感知環(huán)境的重要手段,其傳輸方法和性能影響到機器人操作人員的工作質(zhì)量。與普通視頻傳輸不同,移動機器人視頻傳輸面臨無線傳輸帶寬的約束,尤其是低帶寬條件下的視頻實時性關(guān)系到移動機器人的工程實用性。本文圍繞移動機器人的視頻采集、傳輸和低開銷視頻圖像處理方法開展工作,研究適用于移動機器人的視頻傳輸有效方法。具體工作如下:第一,結(jié)合機器人移動式工作特點,設(shè)計了嵌入式視頻傳輸系統(tǒng)并開展了性能測試。實現(xiàn)上,采用ARM和嵌入式Linux構(gòu)建了基礎(chǔ)平臺;采用V4l2接口開發(fā)視頻采集功能;采用UDP套接字接口開發(fā)了視頻服務(wù)器程序video_srv,實現(xiàn)基于M-JPEG的視頻傳輸功能;通過實驗測試,驗證了本文視頻傳輸方法的有效性。第二,針對移動機器人面臨的數(shù)據(jù)量、帶寬、實時性等問題,研究了基于壓縮感知的視頻圖像處理方法。提出了一種低開銷的分布式視頻壓縮感知方法,通過關(guān)鍵幀與非關(guān)鍵幀聯(lián)合重構(gòu)的方式,降低了重構(gòu)時間。在正交匹配追蹤算法的基礎(chǔ)上,提出一種分塊優(yōu)化的改進算法。仿真實驗驗證了本文方法在視頻處理中具有圖像重構(gòu)效果好、計算開銷低的優(yōu)點,為接下來在移動機器人視頻傳輸系統(tǒng)中的應用提供了較好的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：移動機器人 視頻傳輸 嵌入式 壓縮感知
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及意義8-10
• 1.1.1 移動機器人的發(fā)展8
• 1.1.2 視頻監(jiān)控對移動機器人的意義8-9
• 1.1.3 壓縮感知對視頻圖像處理的意義9-10
• 1.1.4 本課題的研究意義10
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 機器人視頻監(jiān)控研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 嵌入式在機器人監(jiān)控中的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 壓縮感知編碼技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排13-14
• 1.3.1 本課題的研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 章節(jié)安排14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 2 移動機器人視頻監(jiān)控的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計15-31
• 2.1 硬件系統(tǒng)總體方案15-20
• 2.1.1 硬件平臺選擇15-17
• 2.1.2 嵌入式系統(tǒng)硬件方案17-20
• 2.2 移動機器人視頻監(jiān)控的軟件平臺20-27
• 2.2.1 基于Linux的軟件系統(tǒng)設(shè)計20-21
• 2.2.2 Bootloader的分析和設(shè)計21-24
• 2.2.3 Linux內(nèi)核的開發(fā)24-26
• 2.2.4 根文件系統(tǒng)的制作26-27
• 2.3 視頻采集驅(qū)動設(shè)計27-28
• 2.4 無線網(wǎng)卡驅(qū)動設(shè)計28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 移動機器人監(jiān)控視頻的采集與傳輸系統(tǒng)31-48
• 3.1 V4L2視頻圖像采集31-38
• 3.1.1 V4L2應用編程接口31-32
• 3.1.2 視頻采集程序設(shè)計32-38
• 3.2 基于Socket通信的無線傳輸方案38-41
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議分析與選擇38-39
• 3.2.2 基于UDP的套接字網(wǎng)絡(luò)傳輸模型39-41
• 3.3 視頻服務(wù)器軟件設(shè)計41-47
• 3.3.1 視頻服務(wù)器組件與功能設(shè)計41-42
• 3.3.2 JPEG視頻圖像編碼42-44
• 3.3.3 M-JPEG編碼效率測試44-45
• 3.3.4 系統(tǒng)測試與分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 基于壓縮感知的機器人視頻圖像處理48-65
• 4.1 壓縮感知理論基礎(chǔ)48-54
• 4.1.1 信號的稀疏變換50
• 4.1.2 觀測矩陣的設(shè)計50-52
• 4.1.3 壓縮感知信號重構(gòu)52-54
• 4.2 針對機器人的分布式視頻壓縮感知處理方法54-58
• 4.2.1 分布式視頻壓縮感知54-55
• 4.2.2 基于DCVS的視頻編解碼55-56
• 4.2.3 分布式視頻壓縮感知仿真實驗56-58
• 4.3 壓縮感知圖像重構(gòu)算法58-64
• 4.3.1 正交匹配追蹤算法58-62
• 4.3.2 分塊優(yōu)化的OMP算法改進62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 總結(jié)與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文和研究成果73

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本文編號：1043869