Skip to main content
SUPERVISOR
شادرخ سماوی (استاد راهنما) شهرام شیرانی (استاد مشاور) سعید صدری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sayedmohammadreza Soroushmehr
سیدمحمدرضا سروش مهر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387

TITLE

QoS Establishment and Memory Usage Reduction in Visual Sensor Networks
Resource limitation is one of the challenges in wireless sensor networks (W) that must be considered in developing algorithms and design of networks. Energy supplies, computational power, channel bandwidth and size of memory are among those limitations. Since batteries are the most commonly used source of energy of a node in W, energy usage has influence in the network lifetime. In this dissertation we review the challenges in the design of W. Then, we focus on one of the most important applications, which is surveillance and define two problems related to this application. The main goal of both problems is to select the minimum number of cameras in order to prolong the network lifetime. In the first problem we investigate area coverage with homogeneous resolution in which all the points of the area have the same importance for being covered. To solve the problem we propose three greedy and two evolutionary algorithms. In the second problem target points coverage with heterogeneous resolution is considered. We first introduce this problem as a discrete optimization problem and then prove that this problem is NP-Hard. Then, we propose two central and greedy algorithms in addition to a distributed one to solve the problem. For the specific form of the problem in which we can consider all target points on a line, we propose an optimum solution with low complexity based on trellis structure. Moreover, we examine a problem in general to see if the proposed optimum solution is applicable. In order to do so, we propose a method based on a tree structure. After selecting cameras, if selected nodes want to save captured videos or transfer them, a high volume of memory or a high bandwidth channel are required. On the other hand, sensor networks have limitations in both bandwidth and the size of memory. In order to reduce the size of data, video streams should be coded. In this dissertation we focus on the motion estimation part of a standard codec which is computationally expensive. In order to reduce the complexity burden of this part we propose a simple and regular algorithm. The proposed algorithm is designed based on statistical analyses performed on a number of video sequences. The proposed method is compared with some of the existing methods in terms of R and running time. Keywords Camera Sensor Networks, area coverage, target coverage, homogeneous coverage, heterogeneous coverage, video compression.
محدودیت منابع از جمله چالش‌های شبکه‌های حسگر است که می‌بایست در طراحی شبکه و الگوریتمهای مورد استفاده مورد توجه قرار گیرند. از جمله این محدودیت‌ها می‌توان به توان مصرفی، توان محاسباتی، پهنای باند کانال و حافظه اشاره نمود. از آنجا که معمولاً منبع تغذیه حسگرها در شبکه‌های حسگر باتری می‌باشد استفاده صحیح از این منبع باعث افزایش عمر شبکه می‌گردد. تا کنون راهکارهای متنوعی برای کاهش توان مصرفی در شبکه‌های حسگر پیشنهادشده است که از جمله آنها می‌توان به زمانبندی فعالیت حسگرها، طراحی روش‌های مسیریابی آگاه از توان، طراحی حسگرهای کم مصرف و طراحی نرم افزارهای با پیچیدگی کم اشاره نمود. در این رساله ابتدا تعاریف و کاربردهای شبکه‌های حسگر دوربین بررسی می‌شود. سپس چالش‌های موجود در طراحی شبکه‌های حسگر عنوان می‌گردد. از بین کاربردهای مختلف شبکه‌های حسگر دوربین کاربرد مهم پوشش و پایش نقاط هدف در نظر گرفته‌شده، دو مسأله در این ارتباط مطرح می‌شود. هدف کلی هر دو مسأله انتخاب بهینه حسگر به منظور افزایش طول عمر شبکه است. در مسأله اول پوشش ناحیه‌ای با وضوح همگن مد نظر است. در این ارتباط راه‌حل‌های حریصانه و تکاملی پیشنهاد می‌گردد. در مسأله دوم پوشش نقاط هدف با وضوح غیر همگن مورد نظر است. در این ارتباط ابتدا مسأله به شکل یک مسأله بهینه‌سازی گسسته مطرح ‌شده، ثابت می‌شود که این مسأله در حالت کلی از لحاظ پیچیدگی است. برای حل این مسأله دو راه حل متمرکز حریصانه و یک روش توزیع‌شده پیشنهاد می‌شود. برای حالت خاصِ مسأله که در آن نقاط هدف روی یک خط قرار دارند و از آن تعبیر به حالت یک بعدی می‌شود، یک راه حل بهینه با پیچیدگی محاسباتی کم و با کمک ساختار ترلیس پیشنهاد می‌گردد. روش‌های پیشنهادی از لحاظ عملکرد و زمان اجرا با روش بهینه مقایسه، کارایی آنها بررسی می‌گردد. علاوه بر این روشی طراحی می‌شود که با کمک آن بتوان تشخیص داد که در چه صورتی مسأله پوشش با وضوح غیر همگن در حالت کلی قابل تبدیل به حالت یک بعد و استفاده از روش بهینه برای حل است. برای این منظور یک ساختار درختی پیشنهاد می‌گردد. از آنجا که حجم داده‌های ویدئویی زیاد است و انتقال یا نگهداری آنها نیاز به پهنای باند زیاد دارد و با توجه به محدودیتهای شبکه حسگر از لحاظ حجم حافظه و پهنای باند، روشی ساده و منظم ارائه می‌شود که بتواند پیچیدگی محاسباتی بخش تخمینِ حرکتِ کدکننده‌های ویدئویی را کاهش دهد. این روش بر اساس ویژگی‌هایی از تصاویر ویدئویی طراحی شده که از روی طیف وسیعی از تصاویر استاندارد بدست آمده است. روش پیشنهادی از لحاظ معیار R و سرعت اجرا با روشهای مطرح در این زمینه مقایسه می‌گردد. کلمات کلیدی: 1-شبکه حسگر دوربین 2-پوشش ناحیه‌ای 3- پوشش نقاط 4- وضوح غیرهمگن 5- وضوح همگن 6-فشرده‌سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی