[发明专利]基于太阳能收集的无线多媒体传感网分布式图像压缩方法

说明书

基于太阳能收集的无线多媒体传感网分布式图像压缩机制，针对传感器有限能量供应问题，为节点配备太阳能板，进行节点初始能量和初始工作模式设置，然后进行相机节点‑普通节点簇和普通节点簇成簇划分。相机节点‑普通节点簇的建立使得相机节点在采集到图片后，分发图片发送给其簇内的普通节点进行压缩；普通节点簇的建立使得普通节点在压缩完图片后，将图片发送给相应的簇头。然后进行稳态阶段。稳态阶段中相机节点进行图片采集、普通节点进行图片压缩，簇头将图片发给基站。同时考虑节点工作模式的动态调节，节点会依据自身状态以及工作链上下一节点的状态调节自身的工作模式，使得网络能够能耗平衡，并能应对极端天气对太阳能收集带来的影响。

技术领域

本发明属于计算机网络领域，涉及一种基于太阳能收集的无线多媒体传感网分布式图像压缩机制。

背景技术

无线多媒体传感器网络(WMSN，Wireless Multimedia Sensor Networks)是在传统WSN的基础上引入视频、音频、图像等多媒体信息感知功能的新型传感器网络。WMSN通过多媒体传感器节点感知周围环境中的多种媒体信息，这些信息可以通过单跳和多跳中继的方式传送到汇聚节点，然后汇聚节点对接收到的数据进行分析处理，最终把分析处理后的结果发送给网络管理者，从而实现有效的环境监测。 WMSN集成和拓展了传统WSN的应用场合，广泛用于安全监控、智能交通、智能家居、环境监测等多种场合。

能耗问题是当前WMSN领域的重要问题，为了降低网络传输、压缩能耗，平衡网络能耗分布，已有学者提出了分布式图像压缩方法。分布式图像压缩是指多个具有一定计算能力的传感器节点，协作完成对目标图像的压缩任务，从而减轻单个节点的工作负担。例如对网络中大量的高分辨率图像进行采集、压缩编码和传输，需要消耗较多的能量，如果将这些任务集中在单个相机节点上，不仅增加了其存储、处理压力，还会导致其能量瞬间耗尽。通过分布式图像压缩，就能尽可能地平衡网络能耗，延长网络生命周期。

然而网络中的节点如果使用有限电池供电，能量是有限的，意味着网络无法保持长期不间断的工作。因此通过能量采集技术，就能够持续为网络提供能量补给，解决网络生命周期有限的问题。而在自然环境中极易获取的太阳能，具有清洁友好、获取成本较低的特点，是作为能量来源的较好选择。不过在实际应用中，仍然存在太阳能波动起伏较大，节点能量消耗不均衡等诸多问题，如何将能量采集技术与分布式图像压缩机制高效地结合应用于WMSN中仍旧是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了基于太阳能收集的无线多媒体传感网分布式图像压缩机制，用来提高网络的工作效率和稳定性。

基于太阳能收集的无线多媒体传感网分布式图像压缩机制，所述分布式图像压缩机制主要包含三个过程：前期准备、拓扑结构建立、网络工作阶段；

前期准备阶段所做的工作主要有：能量补给模型确定，太阳能板面积初始化、节点初始能量设定、节点初始工作模式设定；

拓扑结构建立阶段主要做的工作有：相机节点-普通节点簇建立、普通节点簇建立；

拓扑结构建立中的相机节点-普通节点簇建立阶段主要负责建立相机节点与普通节点之间的联系；通过成簇，使得相机节点在采集到图片后，知道将图片发送给哪些普通节点进行压缩；

拓扑结构建立中的普通节点簇建立阶段主要负责建立普通节点之间的联系；通过一定的算法选取簇头，然后使普通节点加入到对应的簇内，使得普通节点在压缩完图片后，知道将压缩后的图片发送给哪个簇头；

网络工作阶段，包括稳态阶段和之后的工作模式调节，稳态阶段中，相机节点按照一定的频率采集图片，将采集到的图片分布式发送给普通节点进行压缩，普通节点压缩之后，将图片发送给簇头，簇头发给基站，完成图像传输；所述工作模式调节功能，包括节点自主调节和协助调节；

所述自主调节是指当节点自身的能量不足时，可以通过调整自身工作参数，从而达到调节自身能耗，避免突发性死亡的目的；