通用無線分組業務(General Packet Radio Service,GPRS)作為第2代移動通信技術GSM向第3代移動通信(3G)技術的過渡技術,是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的,是GSMPhase2+(1997)規范實現的內容之一,是一種基于GSM的移動分組數據業務,面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。GPRS是一項高速數據處理的科技,它以分組交換技術為基礎,用戶通過GPRS可以在移動狀態下使用各種高速數據業務。
通過GPRS網絡建立TCP連接傳輸數據和指令有2種方式:
(1)監控終端通過GPRS Modem與GSM基站通信,GPRS分組數據包從GSM基站發送到GPRS服務支持節點(Serving GSN,SGSN),再由SGSN送到GPRS網關支持節點(Gateway GPRS Supporting Node,GGSN),GGSN把收到的包進行處理,轉換為可在Internet中傳送的格式,最終送給遠程視頻服務器端。GGSN在GPRS網絡和公用數據網之間起關口站的作用,它可以把GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換,從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網絡。
(2)監控終端的GPRS Modem通過GPRS網絡,直接與遠程視頻服務器端的GPRS Modem進行點對點通信,然后通過串口把數據發送給視頻服務器。
整個智能網絡視頻監控系統分為現場視頻采集、處理模塊和遠程視頻服務器2部分,現場視頻采集和處理模塊在上電后自動尋找遠程視頻服務器,而遠程視頻服務器在與現場視頻采集和處理模塊建立TCP連接后,可通過發送指令來遠程控制靜態圖像編碼的傳送。
本文無線視頻監控通過無線視頻監控終端對視頻信號進行實時采集和壓縮,以壓縮圖片格式(JPEG,JPEG2000等)并通過無線網絡傳送到遠程視頻服務器。實現發送實時壓縮圖片。視頻服務器使用套接字通信,應用程序采用面向對象的方法。視頻服務器與監控終端之間使用C/S模型。程序中視頻服務器作為服務器,監控終端作為客戶端。服務器端軟件主要完成監聽客戶端發送的連接請求;同時接收來自多個監控終端的壓縮圖像數據;保存、查看和管理監控終端的圖像數據。
在監控端通過監控設備監測,運算并獲取人臉圖像數據,并通過GPRS網絡通信技術對人臉圖像數據進行無線傳輸,服務器終端進行接收。為了減少傳輸流量負荷,人臉圖像大小歸一化為19×19,從而保證了每個攝像頭傳輸占用不超過20 Kb/s的帶寬,使得整個網絡保證在一個可以承受的范圍內。
4 基于Gabor和支持向量機的人臉識別
4.1 Gabor小波特征提取
Gabor函數由Dennis Gabor于20世紀40年代提出的,后來被J Daugman首先用于表征圖像,并用于視覺方面的研究。隨著計算機的不斷發展,成為非常流行的圖像處理方法。二維Gabor濾波器是一種典型帶通濾波器,由于它具有良好的方向選擇性和頻率選擇性,因此Gabor濾波器被廣泛應用于圖像分析、圖像理解等計算機視覺領域,以獲取圖像信號的空間頻率(尺度)、空間位置和方向選擇性的局部結構信息。
人臉圖像的Gabor特征由人臉圖像和Gabor濾波器的卷積得到。通常的Gabor特征抽取方法是:設為人臉樣本圖像的灰度分布,則在選定Gabor慮波器參數后,對樣本圖像中抽樣點(x,y)提取的特征由下式表示:
式中:G為Gabor函數在點(x,y)處的離散值;(a,b)為Gabor濾波器窗口大小;(w,h)為圖像的尺寸大小。這樣得到的圖像在點(x,y)處的40個Gabor幅值特征對應于以該位置為中心的局部區域的能量分布,將這40個幅值特征級聯起來構成該位置的Gabor特征,通常稱為一個Jet,位置點(x,y)處的Jet表示為:
Jet(x,y)=(Jet(x,y)vμ) (7)
將所有抽取點提取的Gabor特征構成一張人臉樣本的特征矢量:
F1={Jet(x,y)|0≤y≤h} (8)
顯然,對于一副19×19大小的人臉圖像如果按上述方法逐個象素抽取Gabor特征,得到的Gabor特征向量F的維數為19×19×40=14 440,遠遠高于原始圖像的維數19×19=361。如果直接利用這樣的高維Gabor特征矢量進行分類器的訓練和圖像識別,將產生通常所講的維數災難。因此必須對高維Gabor特征矢量進行適當的降維。
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