Image coding and transmission in wireless multimedia sensor networks

Abstract

Çokluortam verileri, olgular hakkında bilgi toplamayı amaçlayan her tür uygulama tarafından kullanılabilecek çok yönlü ve çok amaçlı bir araçtır. Kablosuz Duyarga Ağlar' ın (KDA)kullanımı ile, bu veriler her yerden eşzamanlı ulaşılabilir hale getirilebilir. Kablosuz Çokluortam Duyarga Ağlar (KÇDA) bu fikrin sonucu olarak ortaya çıkmışlardır. Bununla birlikte, bu birleşimi istenilen şekilde yönetmek pek çok zorluğu da beraberinde getirmektedir.Bu çalışma KÇDA' da imge kodlması ve iletimi üzerine yoğunlaşmıştır. Var olan kodlama ve iletim teknikleri incelenmiş, KDA' da çokluortam verilerinin iletim gereksinimleri de göz önüne alınarak birçok katkıda bulunulmuştur: Özgün öncelik ölçüleri kullanan, önceliğe dayalı, özuyarlanan bir kodlama sistemi önerilmiştir. Bu sistemin üstün başarısı, özellikle gereksinim duyulan kaynaklar açısından, deneyler ve duyarga gerçekleştirmeleriyle ortaya konmuştur. Kanal koşullarının iletilen imgeler üzerindeki etkisinin incelenmesi için gerçek bir sınama ortamı oluşturulmuştur. Bu sınama ortamı üzerinde, var olan bir kodlama tekniğinin (hata gizleme) dayanıklılığı da 30,000 iletim ile doğrulanmıştır. Söz konusu imge gizleme algoritmasının ve bu çalışmada önerilen kodlama sisteminin birlikte kullanılması da incelenmiş ve bu hibrit sistemin dikkate değer performans artışı sağladığı gösterilmiştir. Bunların yanısıra, önceliğe dayalı kodlama sistemi ile birlikte kullanılmak üzere bir Imge Iletimi Çerçevesi (IIÇ) de ortaya konmuştur. IIÇ, büyük imge kesimlerinin birçok yoldan öncelikli olarak çoğuşmalı ve kararlı veri iletimi üzerine kuruludur. Bu özellikleri sayesinde IIÇ, çokluortam uygulamalarındaki hizmet niteliği gereksinimlerinin karşılanması için uygun bir aday olarak ileri çıkmaktadır.

Multimedia data is a versatile tool for any kind of application which aims to collect and extract information from a phenomenon. It can be ubiquitously available by the utilization of Wireless Sensor Networks (WSNs). Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) have come into existence as a result of this idea. However, handling this combination is a challenging task.This thesis focuses on image coding and transmission in WMSNs. Existing coding and transmission schemes are examined and considering the requirements of multimedia transmission together with the constraints of WSN, several contributions are made: A priority based encoding scheme for self-adaptive prioritization of image partitions is proposed, with novel priority measures. The superior performance of this scheme, especially in terms of resources required for it, is shown via experiments and sensor node implementations. A real testbed environment has been set up to observe the effect of channel conditions on transmitted images. By utilizing this testbed, the robustness of an existing coding technique, i.e. error concealment is also validated with over 30,000 transmissions. Hybrid usage of these two schemes is also examined, and a considerable performance gain is achieved. Moreover, an image transmission framework (ITF) is suggested to be coupled with the priority based encoding scheme. ITF is based on bursty and regulated transmission of large image partitions with prioritization via multiple paths. With these attributes, ITF is a promising candidate to satisfy Quality of Service requirements of multimedia applications.