文件名称：紫蜂协议无线组网的图像编码-智能手机的硬件体系结构
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文件格式：PDF
更新时间：2024-07-21 06:08:32
综合文档
3.2 无线视频监控模块 无线视频监控模块利用无线网络、无线局域网络协议 簇，实现监控数据流的信息传播。在数据链路层、物理层 中，无线局域网络协议簇起到至关重要的作用。监控模块 的通信协议为载波侦听多路访问／冲突避免协议，包括集 中式、分布式两种通信协调方式，在通信扩展性方面存在 较大的宽容度。无线视频监控系统包括以下几方面内容： 计算机、无线路由器、WIFI 收发模块、ARM11 S3C6410 处 理器架构、摄像头模块等。其中前两个硬件设备属于视频 信息集成中心的内容，后三个控制模块属于无线视频节点 的内容。ARM11S3C6410 为 8级流水线哈弗结构，流水线型 的设计大大提高了时钟频率，以及处理器的并行处理能力， 它支持 H264、Mp4等视频文件的编码和解码；WIFI收发模 块运用MAVEL 8686WIFI芯片，完成安全数字输入输出接口、 ARM11 S3C6410 处理器之间的信息交流嵌入式控制板进行 实时通信；无线局域网络协议簇、正交频分复用技术能够 保证视频数据的高速率传输。 4�智能家居远程无线监控系统的软件模块 4.1 紫蜂协议无线组网通信模块 紫蜂协议无线网络通过 PAN协调器，完成网络信号的 协调管理工作，主要工作流程为：在 PAN协调器启动后， 首先应初始化协议栈，然后在射频信道设置好之后启动网 络无限网络，最后将家用电器的紫蜂协议终端节点添加到 系统中。在终端节点添加后进行射频信道的扫描工作，然 后PAN协调器收到终端节点的加入申请，并判断其节点的 数量，直到加入节点大于1后表明组网成功，可以终止此 程序的循环流程。这其中的循环需要进行节点回复、地址 分配工作，以及PAN协调器的回复工作。以上步骤需要进 行重复操作，直到所有家用电器终端节点的组网完成。LLC 控制层、媒体介入控制层共同构成了无线网络的数据链路 层，在信息包发送之前，LLC控制层将分成一个个小单元， 然后在接收端将其按照合适的顺序进行重组。媒体介入控 制层主要包含帧与载荷两个部分，承担着无线网络的线路 控制、出错通知、帧的顺序传递、流量控制等方面的工作。 4.2 WIFI 视频监控模块 WIFI 视频监控模块，主要承担智能家居远程无线监控 系统的录像与监控。对于视频流数据的处理过程，以上已 经做出了简要介绍，视频流数据处理包含视频信息集成中 心、无线视频节点两个模块，通过编程接口 (API)对 TCP/ IP的封装完成信息的交流。在无线监控系统录像完毕后， 需要对视频图像进行压缩编码。视频的压缩编码有多种方 式，其中对视频监控区域进行信息定位，能够减小视频的 本身大小，从而节约系统的存储空间。同时利用离散余弦 变换、量子计算与量子优化算法进行视频图像的复杂优化 计算，在保证图像质量的同时，最大程度降低图像的存储 大小。相关数据表明：在 120Kbit/s 的数据流量传输的前 提下，视频图像能够保持较高的清晰度，这大大降低了图 像的复杂程度，有效节约了图像的存储空间。 4.3 紫蜂协议无线组网的图像编码 图像编码的过程也就是原图像的分割过程，其按照 8x8的图像比例进行分割，并对单个图像块实施正交变换， 其变换阵的基向量与Toeplitz矩阵的特征向量较为类似。 图像编码会将离散余弦变换的最小份额进行表格的排布， 并对所有的变换系数量子化。同时按照系数最小份额出现 频率的次数，由低到高进行 Z字形扫描矩阵式的排列，其 中运行长度编码能够有效的缩短序列，并利用熵原理进行 无损压缩，使编码中的所有信息得以保留。图像编码中的 离散余弦变换如下所示： （u，v：离散频率变量，0≤ u≤ k-1，0 ≤ v≤ k- 1；f（x，y）：图像块中像素点（x，y）的颜色及亮度灰 度值；F（u，v）：量子化频率系数；C（u），C（v）： 量子化频率系数变量）。 在图像编码的离散余弦变换完成后，单个图像块中的 系数将变为 0，其中系数的“0”个数与编码的压缩比例 成正比，Z字形扫描矩阵式编码的压缩比率最好，效果也 最好。对 8×8图像比例中的最小份额进行表格排布，能 够有效压缩图像的占用空间，降低图像传输的复杂度。所 有图像块中的最小份额表格排布过程如下所示：利用离散 余弦变换系数，除以单个图像块的最小份额步长，得到以 下的计算结果（结果取整数值）： （F（u，v）：离散余弦变换系数；Q（u，v）：单个 图像块的最小份额步长；IntegrateRound：数值取整） 5�物联网技术的智能家居远程无线监控系统的实现与测 试 在智能家居远程无线监控系统中，PAN协调器、4G模 块通过串行通信接口与计算机进行连接，路由器、无线路 由器也直接与计算机进行相连。数据获取层中的家用电器， 通过 PAN协调器与计算机进行相连，其遵循电器终端节点 的紫蜂协议。家用摄像头、无线视频节点通过无线路由 器，与计算机进行相连。计算机搭载 Microsoft XML Web services 操作平台，安装智能家居远程监控系统软件进 行运行。在硬件设备连接完毕后，通电开启 WIFI 设备运 行系统软件，此时 PAN协调器、4GGSM 模块开始启动，利 用紫蜂协议的 WIFI 无线组网和移动通信组网已经设置完 成。之后用户在网络传输层，通过移动通信网、互联网连 接智能终端设备，手机、平板电脑与网络用户开始进行家