LabVIEW實現(xiàn)基于DCT的野生動物監(jiān)測無線圖像傳輸

針對野生動物物種數(shù)量不斷下降的情況，需改進以增強當前野生動物監(jiān)測系統(tǒng)的能力。目前的系統(tǒng)要求工人進入森林以收集存儲在存儲卡中的圖像數(shù)據(jù)。這項任務風險很大，而且耗費大量時間。系統(tǒng)也無法提供實時報告，例如，如果偷獵者入侵，則無法立即采取行動。為解決此類問題，設計了一種高效的無線圖像傳輸，以改善當前的野生動物監(jiān)測系統(tǒng)。

在野生動物監(jiān)測系統(tǒng)中，圖像是重要的數(shù)據(jù)輸入，用于提供監(jiān)測區(qū)域的清晰和全面的概覽。圖像是需要大空間存儲的數(shù)據(jù)，無線傳輸需要很長時間。需要實施壓縮系統(tǒng)以消除冗余數(shù)據(jù)并進一步提高傳輸系統(tǒng)能力。通常，數(shù)據(jù)處理需要比傳輸過程更低的功耗。因此，有效系統(tǒng)應在傳輸過程之前壓縮圖像。

離散余弦變換（DCT）將來自時域或空間的信息集成到頻域中，允許其他傳輸工具和系統(tǒng)使用該信息。DCT使用余弦函數(shù)來說明圖像中正弦形狀隨幅度和頻率變化的總和。關于圖像的最重要的視覺信息集中在幾個DCT系數(shù)中。該DCT系數(shù)將被壓縮以刪除人類視覺無法看到的信息。

通過使用有損壓縮技術，在量化過程中將丟棄不必要的頻率，解壓縮過程中只保留重要的頻率。雖然DCT在圖像質量方面存在弱點，但DCT具有低功耗和高壓縮比的優(yōu)勢，所得圖像足以用于野生動物監(jiān)視系統(tǒng)應用。

利用LabVIEW?FPGA的優(yōu)勢，實現(xiàn)DCT壓縮和無線圖像傳輸用于野生動物監(jiān)測。系統(tǒng)實現(xiàn)已在NI?myRIO上進行，NI?myRIO配備XilinxZync-7010FPGA器件用于發(fā)送器，而接收部分部分則配備了英特爾酷睿i8207.2GHz的計算機。

NI?myRIO充當發(fā)射器，而計算機則充當接收器。在發(fā)送器部分，存儲在LabVIEW?RT中的圖像將發(fā)送到LabVIEW?FPGA。通過使用FPGA平臺，將計算DCT壓縮。原始圖像將經(jīng)過DCT算法、量化和熵編碼過程，然后壓縮圖像數(shù)據(jù)發(fā)送回LabVIEW?RT。從LabVIEW?RT中，壓縮的數(shù)據(jù)圖像將通過Wi-Fi無線發(fā)送到計算機。

在接收器部分，壓縮的數(shù)據(jù)圖像將通過計算機Wi-Fi接收。在這一部分中，解壓縮過程將使用計算機處理器執(zhí)行。然后，壓縮的圖像數(shù)據(jù)將通過熵解碼、反量化和逆DCT算法

壓縮比和存儲節(jié)省旨在衡量內置壓縮系統(tǒng)的能力。壓縮比和節(jié)省空間的百分比越高，壓縮系統(tǒng)構建得越好。使用DCT方法，壓縮前和壓縮后的圖像看起來與人類視覺相同，但事實是原始圖像中的一些數(shù)據(jù)丟失。

使用FPGA平臺計算DCT算法，允許圖像平均壓縮到44%。這種壓縮性能非常重要，有助于在后續(xù)處理（如傳輸和存儲）中提高系統(tǒng)效率。由此產生的圖像質量被認為是良好的，足以讓野生動物監(jiān)視系統(tǒng)應用可視化野生動物的存在。