Uzun mesafeli aktarım için görüntü sıkıştırma

Abstract

Dar bir bant üzerinden gerçek zamanlı, yüksek kaliteli, kablosuz video aktarımı ticari, askeri ve sivil alanlar gibi bazı alanlarda artan iletişim ihtiyacından dolayı araştırmacılar için güncel bir çalışma alanı konumundadır. Gerçek dünyada karşılaşılan haberleşme sistemi problemlerini yazılım problemlerine dönüştüren Yazılım Tanımlı Radyo (YTR) sistemleri, araştırmacılar tarafından haberleşme sistemlerinin tasarımı sırasında zaman, maliyet ve iş gücü tasarrufu sağlayan çok iyi bir teknoloji olarak tanımlanmaktadır. Bu YTR sistemlerini gerçekleyen bazı ortamlar geliştirilmiştir. GNU Radio bu ortamlardan bir tanesidir ve esnek YTR sistemlerinin geliştirilebilmesi için bazı sinyal işleme blokları içerir. YTR sistemleri işlenen sinyallerin radyo frekansında gönderilip alınması için bazı donanımlara ihtiyaç duyar. Araştırmacılara yüksek kaliteli haberleşme sistemlerinin geliştirilmesi fırsatını veren USRP cihazları bu donanımlardan bir tanesidir.Bu tez çalışmasında, GNU Radio ve USRP cihazlarını içeren YTR sistemlerini kullanarak İHA (İnsansız Hava Aracı) cihazı ve bir merkez istasyonu arasında gerçek zamanlı bir video aktarımı amaçlanmaktadır. İHA kamerasından alınan ham bir video Gstreamer ve VLC programları kullanılarak yeni bir video kodlama yöntemi olan H.264 ile sıkıştırılır. Sıkıştırılmış video sinyali GNU Radio tarafından yapılan paket kodlama ve GMSK modülasyonu işlemleri ile kablosuz aktarım için hazırlanır. Son olarak, elde edilen video sinyali gerçek zamanlı yüksek bant genişliğine sahip olan bir USRP B210 cihazı kullanılarak kablosuz aktarım için radyo frekansına yükseltilir. Bu işlemlerin tersi alıcı tarafı olarak bilinen merkez istasyonunda yapılır. Sonuç olarak, alınan video merkez istasyonda Mplayer video oynatıcısı ile oynatılır. Önerilen sistemin gerçek hayatta gerçeklemesi ile elde edilen deneysel sonuçlar, yüksek kaliteli ve gerçek zamanlı bir videonun çok küçük bir bozulma ile bir alıcı ve bir verici cihazı arasında aktarılabileceğini göstermiştir. Bu tez çalışmasında hedefimiz analog video aktarımı sırasında görülen bozulmaları azaltmak ve İHA cihazından merkez istasyonuna faydalı bilgiler aktarmaktır.

Real-time, high quality, wireless video transmission over a narrow band has been a popular study field for some researchers due to increased connectivity needs in some fields like commercial, military, and civilian. Software Defined Radio (SDR) systems converting the real world communications system problems into software problems are defined as a great technology by the researchers to save time, cost, and effort in the design process of the transmission systems. Some environments realizing these SDR systems have been developed. GNU Radio is one of these environments, and it contains some signal processing blocks for the development of some flexible SDR systems. SDR systems need some hardware to transmit and receive the processed signals in radio frequency. Universal Software Radio Peripheral (USRP) device giving high quality communication system developing opportunity to researchers is one of these hardwares. In this thesis study, it is aimed to transmit a real-time video between an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) device and a center station by using SDR systems containing GNU Radio and USRP devices. A raw video taken from a UAV camera is compressed with a new video coding technique named as H.264 by using Gstreamer and VLC programs. Compressed video signal is prepared for the wireless transmission by GNU Radio with packet encoding and Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) modulation operations. Lastly, obtained video signal is raised to the radio frequency for wireless transmission by using USRP B210 device with a high real-time bandwidth. Reverse of these operations are done on the center station known as receiver side. Lastly, the received video is displayed by Mplayer video player in the center station. Experimental results obtained by the real environment implementation of the proposed system suggest that a high quality and real-time video can be transmitted between a transmitter and a receiver device with little distortion. Our aims in this thesis study are to diminish the distortions seen in analog video transmission, and transmit some useful information from the UAV device to the center station.