基于压缩感知的低带宽嵌入式图像采集传输系统的研究

摘要

随着嵌入式技术的发展，越来越多的智能传感器被开发出来，同时人们对传感器的要求也变得更高，这使得传感器需要传输更多的数据，尤其在图像传输方面，图像信息内容较为复杂这加剧了硬件节点的数据发送量和能量消耗。
　　自2004年以来Terence Tao和D.L.Donoho等诸多科学家提出的压缩感知算法，改变了传统的信号采样传输方式，它将信号采样和压缩同时进行，有效的提高了信号传输效率。
　　将压缩感知理论应用于智能摄像传感器节点，能够有效减少图像采集和传输过程中的数据量，对于节点硬件也能够有效解决图像传输过程中传感器节点功耗和带宽受限的问题。
　　本文将压缩感知算法与嵌入式技术和物联网技术相结合，以树莓派（Raspberry pi）开发板为硬件嵌入式开发平台，建立智能摄像传感器节点。通过nRF24L01模块建立星形低带宽传感器网络，应用压缩感知理论进行图像采集，最终经压缩感知方式获取的图像观测值由汇聚节点通过4G移动网络统一上传至云服务器，并同时上传触发拍照次数。
　　通过对压缩感知理论重构算法的研究，并结合硬件实现的具体要求，选择了有效的图像恢复算法。最终实现了压缩感知理论与嵌入式节点的相结合，并结合传感器网络和物联网技术，形成了一套完整的图像采集传输系统，最后进行了实际测试，验证了主要功能。