wmsn研究现状

2020-03-02 04:29:34 来源：范文大全收藏下载本文

1 概述

1.1 概念

无线多媒体传感器网络是在无线传感器网络中加入了一些采集信息更加丰富的视频、音频、图像等传感器节点，由这些不同的节点组成了具有存储信息、数据计算和通信能力的分布式感知网络。WMSNS用多媒体传感器节点感知周围环境中的多种媒体信息，这些信息可以通过单跳和多跳中继的方式将数据信息传送到信息的汇聚中心，然后汇聚中心对接收到的数据进行分析处理，最终把分析处理后的结果发送给用户，从而实现了全面而有效的环境监测[34,35]。广义的无线多媒体传感器网络涵盖了传统数值传感器网络(traditionalscalarsensornetwork)、视频传感器网络(audioandvideosensornetworks)、图传感器网络(imagesensornetworks)、视觉传感器网络(visualsensornetworks)以及视频、音频、图像等各种传感器节点网络的混合[15]。

1.2 研究背景

近年来，多媒体传感器网络技术的研究已引起了科研人员的密切关注，holman[1]等人率先提出利用视频传感器网络实现海岸环境监控，DeBardelaben，J.A[2]在2003年11月的国际会议上发表文章提出了无线多媒体传感器网络的概念一些学者开展了多媒体传感器网络方面的探索性研究，在IEEE系列会议(如MASS，ICIP，WireleCOM等)、ACM 多媒体和传感器网络相关会议(ACM Multimedia，ACM MOBICOM，ACM WSNA等)发表了一些重要的研究成果。从2003年起ACM还专门组织国际视频监控与传感器网络研讨会(ACM International Workshop on Video Surveillence & Sensor Networks)交流相关研究成果，国内外也有许多高校开始了该领域的探索。

美国加利福尼亚大学、卡耐基-梅隆大学、斯坦福大学等也开始了无线多媒体网络方面的研究工作，纷纷成立了无线多媒体网络组并启动了相应的科研计划。美国乔治亚州技术学院(Georgia histituteof Technology)的宽带和无线网络实验室的Akyildiz教授最早提出无线多媒体传感器网络的概念并对该领域进行了调查指出了该领域的研究方向，斯坦福大学的无线传感器实验室成立了智能照相机网络体系结构、基于视觉的定位和分布式智能监控等小组对无线多媒体传感器网络进行了研究，并提出了Stanfoul MeshEye Mote的体系结构[3]。

我国学者也非常重视无线多媒体传感器方面的研究，北京邮电大学智能通信软件与多媒体北京市重点实验室、中国科学院计算技术研究所、哈尔滨工业大学、清华大学精密测量技术与仪器国家重点实验室、国防科学技术大学机电工程与自动化学院以及浙江大学在多媒体传感器网络研究中都已开始了该领域的探索[4]。但是这些研究成果尚处于起步阶段，目前主要在体系结构上探讨较多。2008年国家自然科学基金委将无线多媒体传感器网络设计理论与关键技术列为重点研究项目，重点研究内容为无线多媒体传感器节点体系结构与设计理论;可信无线多媒体传感器网络体系结构与设计理论;无线多媒体传感器网络的中间件技术;无线多媒体传感器网络中的信息处理方法。

4 多媒体传感器网应用现状：

4.1分布式监控系统.

分布式视频监控是反恐、安防的主要手段之一，主要分布在监狱、机场、车站、体育馆和学校等公共场所。多个视频传感器节点通过无线链路组成分布式监控网络，节点通过电池供电，完成监控区域的视频、音频信号采集，并将信息发送给用户。例如：视频传感器网络

[19,20]，户外视频监控[21]，室内人物跟踪[22]，人脸识别系统[25]，混合架构监控网络[28].

4.2智能交通。

智能交通已经形成了一个独立的行业，国家成立了相关的部门制定了一系列的国家标准.也有通过分布式布置的无线多媒体传感器网络，在城市内的交通枢纽、主干道的交通信息实施监控，统计出交通的热点信息，实例如Florida大学的ATSS项目[27]等.

4.3智能家庭。

基于线多媒体传感器网络的智能家庭，主要用于对小孩、老人的健康监护[30]。智能家居和目标跟踪:建立智能幼儿园，监测儿童的早期教育环境，跟踪儿童的活动轨迹，可以让家长和老师全面地研究学生的学习生活过程;对人物 (尤其是独居老人、残疾人)行为活动实施监测，针对人的站立/坐/跌倒等形体特征进行监测识别，判断可能发生的危险状况，并发出警报报。[16,17,18]

4.4环境监控。

环境监控是无线多媒体传感器的一个重要应用领域，主要括存在安全隐患的工作环境参数监控、岛屿等地特定动物生活习性研究、海滨监控以及森林防火等。如中科院计算所应用于矿井安全监控的无线多媒体传感器网络[29]，及[31]的海滨监控设计。声音传感器监控火山活动情况[24]森林生态环境监控[23]等.

4.5图像注册与三维重建。

图像注册系统是用一组视频传感器节点，对同个场景在不同时间、不同视角采集的多个图像进行处理，以完成对应的身份登与认证，广泛应用于远程传感、医学图像和计算机图形学。系统对于信息的处过程主要包括特征检测、特征匹配、模型估计、图像重采样和变换这几个部[33]。三维重建也是通过多幅图像信息的采集，通过相关的图像处理技术，将多幅图组合成立体图像，主要用于游戏等虚拟现实的应用中[32]。

4.6军事应用。

无线多媒体传感器网络是在无线传感器网络的基础上进行展的。无线传感器网络成为学术研究热点正是美国军方的一系列军事项目所推的。无线传感器网络的大规模应用主要还是在军事上。通过在敌方阵地布置大模的无线多媒体传感器网络，用以发现敌方的坦克等军事目标，通过智能化的法，还可以实现目标的定位、跟踪与状态评估。[26]

4.7其它应用。

无线多媒体传感器网络除了上述几种较多的应用外，还有些其它应用，包括工业生产的过程控制等。

5 wmsn的挑战

无线多媒体传感器网络的设计需要对不同领域进行深入的研究，包括通信、信号处理、控制理论和嵌入式系统等。这些领域的日益成熟能够与外界环境更好的交互，将可以提供更加丰富的网络性能。在实现WMSN的时候面临着许多的挑战，主要有以下几个方面。

5.1无线多媒体传感器网络结构的研究。

无线多媒体传感器网络是面向应用的网络技术，对于不同的应用，其网络结构也不一样。根据应用环境设计对应的网络结构，是网络设计的首要任务。设计出合理的网络架构来组织传感器节点进行信息采集和处理，是网络协议设计的基础。目前，对于多层次网络结构的

研究是多媒体传感器网络的一个热点，包括基于Radio over Fiber的网络架构、多汇聚节点的网络架构等。

5.2无线多媒体传感器网络节点研究

普通的摄像头传感器节点只能用于能量不受限制的高端多媒体传感器网络[38]。开发低成本、低功耗的传感器节点，才可以大量开发，高密度地布置在监控区域，采集监控环境中不同观察点的信息。目前的无线多媒体传感器网络硬件主要集中在不同分辨率的传感器节点的设计上。

5.3在网络协作处理

由于多媒体信息的处理也很复杂，特别是视频编码、通过视频

信息的目标提取等，计算量很大。单个节点有时不能完成信息的采集和处理任务。设计以最小的能量消耗为优化目标，对任务完成