遠程視覺控制系統(tǒng)中的視頻傳輸與目標(biāo)定位.pdf

1、隨著Internet、無線網(wǎng)絡(luò)的普及，計算機處理能力的提高以及視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，遠程視覺控制系統(tǒng)成為近年來研究的熱點。本文的工作基于一個機械臂遠程視覺控制系統(tǒng)展開，在一個C/S模式的遠程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，用戶通過遠程操作實現(xiàn)對機械臂的遠程監(jiān)控。通過安裝在本地端的攝像機采集機械臂運動現(xiàn)場的圖像，采集后的圖像送入本地計算機進行圖像分析和壓縮，得到機械臂末端執(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)與實際坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換后得到實際位

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，完成對本地端的反饋控制，同時解壓接收到的圖像數(shù)據(jù)并顯示，實現(xiàn)用戶對運動現(xiàn)場的實時監(jiān)控。本論文采用三種方法實現(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(運動補償)/DCT與小波相結(jié)合的視頻壓縮方法。1)對DCT變換和量化系數(shù)的存儲方法加速了編碼速度，同時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行速度，利用EZW算法編碼小波系數(shù)，實現(xiàn)圖像的漸進壓縮編碼。針對EZW算法對低頻數(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，進行了三個方面的改進：首先

4、，將所有小波系數(shù)的數(shù)值調(diào)整到一個字節(jié)范圍內(nèi)，并直接存儲數(shù)據(jù)量較少的低頻數(shù)據(jù)；其次，設(shè)置標(biāo)記矩陣來取消對主表和副表的掃描，并對每一個重要系數(shù)同時進行主掃描和副掃描；將副掃描的精度提高一個比特，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，則通過運動矢量預(yù)

5、測確定搜索中心點，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，對Ⅰ幀圖像采用小波編碼來實現(xiàn)視頻序列的重同步，P幀圖像經(jīng)過預(yù)測后，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。
　　 在原來的遠程視覺控制系統(tǒng)中，機械臂末端執(zhí)行器的跟蹤與定位采用的是灰度模板匹配，該算法較簡單，但是在光照和背景變化以及陰影發(fā)生移動時，很容易出現(xiàn)錯配，導(dǎo)致反饋