面向野生动物监测的无线传感器网络图像高效编码与传输方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670553
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1608.森林信息学与森林经理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Wildlife monitoring based on wireless image sensor networks has a wide application prospect. Under realistic conditions, there are several challenges for wireless image sensor networks including complex sensing environment, limited power consumption of sensors, low reconstructed quality of the interested region of the image, slow and unstable image transmission. The key problems consist of image rectification under complex lighting conditions, image compression and coding, and image transmission. High-efficiency coding and transmission of monitoring images is a critical problem in the actual development of wireless image sensor networks. It is a hot research topic which involves multidisciplinary such as wireless communication, image processing and wildlife protection. This project aims to develop a high-efficiency image coding and transmission approach of wireless image sensor networks for wildlife monitoring. First of all, an image rectification method will be designed for image acquisition in all-weather environment. An adaptive brightness reference value model is established to improve the usability of images obtained under complex illumination conditions. Secondly, an adaptive block-based compressed sensing algorithm will be investigated based on regions of interest in images to reduce the image compression and coding complexity while guarantee a high reconstruction quality of the regions of interest. Furthermore, progressive image transmission scheme based on compressed sensing will be explored to reduce the redundant data and enhance the efficiency and stability in image transmission. By research in these areas, a theoretical innovation and technological breakthroughs for efficient image coding and transmission in wireless sensor networks can be achieved, thereby promoting the application of wireless sensor networks in wildlife monitoring.
无线图像传感器网络在野生动物监测领域有着广泛应用前景,面临感知环境复杂、传感器功耗限制强、图像重点区域重构质量不高、图像传输缓慢且不稳定的挑战,核心问题包括复杂光照条件下图像矫正方法、图像压缩编码方法、图像传输策略等。监测图像的高效编码与传输是限制其推广应用的关键,涉及无线通信、图像处理、野生动物保护等多学科方向交叉,是当前国际研究的热点。本项目力图实现面向野生动物监测的无线传感器网络图像高效编码与传输,研究野外全天候环境下采集图像的矫正方法,建立自适应亮度基准值模型,提高复杂光照条件下采集图像的可用性;研究基于感兴趣区域的图像自适应分块压缩感知算法,保障图像重点区域重构质量,降低图像编码复杂度;寻求基于压缩感知的图像渐进传输方案,减少冗余数据传输,提高传输效率和稳定性。在无线传感器网络图像高效编码与传输理论及关键技术研究上取得突破,推动无线传感器网络在野生动物监测领域的广泛应用。

结项摘要

为了解决无线传感器网络在野生动物监测应用中存在的感知环境复杂、传感器功耗限制强、图像重点区域重构质量不高、图像传输缓慢且不稳定等问题,本项目围绕复杂光照条件下图像矫正方法、图像高效压缩编码以及图像渐进式传输策略等关键问题展开研究。针对复杂光照条件下图像自适应矫正方法,提出一种基于Retinex理论的野生动物监测图像的自适应矫正算法,通过基于改进引导滤波的入射光估计、基于Otus阈值的图像自适应拉伸以及反射光图计算等实现野生动物监测图像的自适应矫正,该算法可以有效克服传统图像增强算法存在的过增强、伪光晕和灰化效应等缺陷,实现不同光照条件下野生动物监测图像的自适应增强;针对野生动物监测图像显著性目标区域提取研究,提出一种基于自适应mean-shift的目标区域提取算法,其基于自适应mean-shift算法,结合颜色空间重构与Hermite滤波器,实现野生动物监测图像目标提取的优化,提高了目标提取的准确率;针对图像高效压缩编码研究,提出一种基于分层感知的图像高效压缩编码算法,在图像显著性目标区域提取的基础上,采用位平面提升和混合编码策略保证图像中重要区域的优先传输,实现了显著性目标区域的无损压缩以及背景区域的有损压缩,保证了图像中重要区域信息的重构质量;针对图像渐进式传输策略研究,在显著性目标检测的基础上,通过对联合信号进行独立编码和联合解码的方法提出一种基于分布式传输机制的图像数据分配策略,实现野生动物监测图像显著性目标区域和背景区域分布式协同传输,实现网络资源的合理利用。本项目在无线传感器网络图像高效压缩编码与传输理论以及关键技术研究上取得突破,为基于无线传感器网络构建野生动物监测系统的推广及应用做出贡献。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(2)
野生动物监测光照自适应Retinex图像增强算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张军国;程浙安;胡春鹤;陈宸;鲍伟东
  • 通讯作者:
    鲍伟东
基于ROI-CNN的赛罕乌拉国家级自然保护区陆生野生动物自动识别
  • DOI:
    10.13332/j.1000-1522.20180141
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘文定;李安琪;张军国;谢将剑;鲍伟东
  • 通讯作者:
    鲍伟东
A Novel Saliency Detection Method for Wild Animal Monitoring Images with WMSN
一种基于WMSN的野生动物监测图像显着性检测新方法
  • DOI:
    10.1155/2018/3238140
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Sensors
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Wenzhao Feng;Junguo Zhang;Chunhe Hu;Yuan Wang;Qiumin Xiang;Hao Yan
  • 通讯作者:
    Hao Yan
An Integrated Wildlife Recognition Model Based on Multi-Branch Aggregation and Squeeze-And-Excitation Network
基于多分支聚合和挤压激励网络的野生动物综合识别模型
  • DOI:
    10.3390/app9142794
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Sciences-Basel
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Xie Jiangjian;Li Anqi;Zhang Junguo;Cheng Zhean
  • 通讯作者:
    Cheng Zhean
Deep intensity guidance based compression artifacts reduction for depth map
基于深度强度引导的深度图压缩伪影减少
  • DOI:
    10.1093/mnras/sty2938
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Visual Communication and Image Representation
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Wang Xu;Zhang Pingping;Zhang Yun;Ma Lin;Kwong Sam;Jiang Jianmin
  • 通讯作者:
    Jiang Jianmin

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其他文献

基于单片机控制实现的本质安全电路火花试验装置
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张军国;刘建华;孟庆海;牟龙华
  • 通讯作者:
    牟龙华
电感性本质安全电路L/R的选择原则
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安全与环境学报.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张军国;牟龙华;孟庆海;刘建华
  • 通讯作者:
    刘建华
高拉速薄板坯连铸中碳钢保护渣开发与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱立光;袁志鹏;肖鹏程;单庆林;张军国
  • 通讯作者:
    张军国
基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统开发及试验
  • DOI:
    10.1146/annurev-chembioeng-093020-091447
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高林;王璐;闫磊;张军国
  • 通讯作者:
    张军国
移动机器人运动规划中的深度强化学习方法
  • DOI:
    10.13195/j.kzyjc.2020.0470
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙辉辉;张军国;胡春鹤
  • 通讯作者:
    胡春鹤

其他文献

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张军国的其他基金

开放环境野生动物监测图像增量学习识别机制及方法研究
  • 批准号:
    32371874
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
林中无线有向感知传感器网络信号传输机理及节点布设方法
  • 批准号:
    31300470
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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