基于GPRS技術(shù)的窄帶數(shù)據(jù)傳輸 - 一種有效的無線遠(yuǎn)程人臉追蹤系統(tǒng)的解決方案

　　通用無線分組業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service，GPRS)作為第2代移動通信技術(shù)GSM向第3代移動通信(3G)技術(shù)的過渡技術(shù)，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+(1997)規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，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(shù)據(jù)處理的科技，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通過GPRS可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　通過GPRS網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接傳輸數(shù)據(jù)和指令有2種方式：

　　(1)監(jiān)控終端通過GPRS Modem與GSM基站通信，GPRS分組數(shù)據(jù)包從GSM基站發(fā)送到GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(Serving GSN，SGSN)，再由SGSN送到GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(Gateway GPRS Supporting Node，GGSN)，GGSN把收到的包進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為可在Internet中傳送的格式，最終送給遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器端。GGSN在GPRS網(wǎng)絡(luò)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)之間起關(guān)口站的作用，它可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。

　　(2)監(jiān)控終端的GPRS Modem通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，直接與遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器端的GPRS Modem進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信，然后通過串口把數(shù)據(jù)發(fā)送給視頻服務(wù)器。

　　整個智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為現(xiàn)場視頻采集、處理模塊和遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器2部分，現(xiàn)場視頻采集和處理模塊在上電后自動尋找遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器，而遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器在與現(xiàn)場視頻采集和處理模塊建立TCP連接后，可通過發(fā)送指令來遠(yuǎn)程控制靜態(tài)圖像編碼的傳送。

　　本文無線視頻監(jiān)控通過無線視頻監(jiān)控終端對視頻信號進(jìn)行實(shí)時采集和壓縮，以壓縮圖片格式(JPEG，JPEG2000等)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)發(fā)送實(shí)時壓縮圖片。視頻服務(wù)器使用套接字通信，應(yīng)用程序采用面向?qū)ο蟮姆椒āＲ曨l服務(wù)器與監(jiān)控終端之間使用C/S模型。程序中視頻服務(wù)器作為服務(wù)器，監(jiān)控終端作為客戶端。服務(wù)器端軟件主要完成監(jiān)聽客戶端發(fā)送的連接請求;同時接收來自多個監(jiān)控終端的壓縮圖像數(shù)據(jù);保存、查看和管理監(jiān)控終端的圖像數(shù)據(jù)。

　　在監(jiān)控端通過監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測，運(yùn)算并獲取人臉圖像數(shù)據(jù)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對人臉圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，服務(wù)器終端進(jìn)行接收。為了減少傳輸流量負(fù)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(wǎng)絡(luò)保證在一個可以承受的范圍內(nèi)。

　　4 基于Gabor和支持向量機(jī)的人臉識別

　　4.1 Gabor小波特征提取

　　Gabor函數(shù)由Dennis Gabor于20世紀(jì)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(jī)的不斷發(fā)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(yīng)用于圖像分析、圖像理解等計算機(jī)視覺領(lǐng)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(jié)構(gòu)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(shè)為人臉樣本圖像的灰度分布，則在選定Gabor慮波器參數(shù)后，對樣本圖像中抽樣點(diǎn)(x，y)提取的特征由下式表示：

　　式中：G為Gabor函數(shù)在點(diǎn)(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(diǎn)(x，y)處的40個Gabor幅值特征對應(yīng)于以該位置為中心的局部區(qū)域的能量分布，將這40個幅值特征級聯(lián)起來構(gòu)成該位置的Gabor特征，通常稱為一個Jet，位置點(diǎn)(x，y)處的Jet表示為：

　　Jet(x，y)=(Jet(x,y)vμ) (7)

　　將所有抽取點(diǎn)提取的Gabor特征構(gòu)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(shù)為19×19×40=14 440，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始圖像的維數(shù)19×19=361。如果直接利用這樣的高維Gabor特征矢量進(jìn)行分類器的訓(xùn)練和圖像識別，將產(chǎn)生通常所講的維數(shù)災(zāi)難。因此必須對高維Gabor特征矢量進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕稻S。