Wireless Multimedia Sensor Networks on Reconfigurable Hardware: Information Reduction Techniques

شبکه‌های حسگر بی‌سیم سنتی (WSN) داده‌های اسکالر مانند دما، لرزش، فشار یا رطوبت را ضبط می‌کنند. با انگیزه موفقیت WSN ها و همچنین با ظهور فناوری جدید در قالب حسگرهای تصویری کم هزینه، محققان ترکیب حسگرهای تصویر و صدا با WSN را برای تشکیل شبکه های حسگر چند رسانه ای بی سیم (WMSN) پیشنهاد کرده اند. این چالش‌های عملی و تحقیقاتی را معرفی می‌کند، زیرا حسگرهای چندرسانه‌ای، به‌ویژه حسگرهای تصویر، حجم عظیمی از داده‌ها را برای پردازش و توزیع در شبکه تولید می‌کنند، در حالی که گره‌های حسگر قدرت باتری و منابع سخت‌افزاری را محدود می‌کنند.

این کتاب توضیح می‌دهد که چگونه فن‌آوری‌های سخت‌افزاری قابل تنظیم مجدد مانند آرایه‌های دروازه قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) پلتفرم‌های مقرون‌به‌صرفه و انعطاف‌پذیر را برای پیاده‌سازی WMSN‌ها با تمرکز اصلی بر توسعه الگوریتم‌ها و معماری‌های کارآمد برای کاهش اطلاعات، از جمله تشخیص رویداد، ارائه می‌دهند. فشرده سازی رویداد و پردازش چند دوربینی برای پیاده سازی سخت افزاری. نویسندگان شامل بررسی جامع شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم، مشخصات کامل یک پردازنده گره FPGA WMSN با پیچیدگی بسیار کم و حافظه کم، و چندین مطالعه موردی هستند که الگوریتم‌های کاهش اطلاعات را برای فشرده‌سازی، تشخیص و ادغام رویدادهای بصری نشان می‌دهند.

این کتاب مورد علاقه محققان دانشگاهی، مهندسین تحقیق و توسعه، و دانشجویان فارغ التحصیل علوم و مهندسی کامپیوتر است که با پردازش سیگنال و ویدئو، بینایی کامپیوتر، سیستم‌های تعبیه‌شده و شبکه‌های حسگر درگیر هستند. .

Traditional wireless sensor networks (WSNs) capture scalar data such as temperature, vibration, pressure, or humidity. Motivated by the success of WSNs and also with the emergence of new technology in the form of low-cost image sensors, researchers have proposed combining image and audio sensors with WSNs to form wireless multimedia sensor networks (WMSNs). This introduces practical and research challenges, because multimedia sensors, particularly image sensors, generate huge amounts of data to be processed and distributed within the network, while sensor nodes have restricted battery power and hardware resources.

This book describes how reconfigurable hardware technologies such as field-programmable gate arrays (FPGAs) offer cost-effective, flexible platforms for implementing WMSNs, with a main focus on developing efficient algorithms and architectures for information reduction, including event detection, event compression, and multicamera processing for hardware implementations. The authors include a comprehensive review of wireless multimedia sensor networks, a complete specification of a very low-complexity, low-memory FPGA WMSN node processor, and several case studies that illustrate information reduction algorithms for visual event compression, detection, and fusion.

The book will be of interest to academic researchers, R&D engineers, and computer science and engineering graduate students engaged with signal and video processing, computer vision, embedded systems, and sensor networks.