Codifica entropica di descrittori visuali

This is a contribute for the GreenEyes project, an european project that explores the new possibilities of visual sensors with increasing computing power. This increased power, in addition to the new features of visual wireless sensor networks, had allowed a passage from the traditional sensor work (image acquisition and trasmission for further analysis) to a more efficient one (image acquisition, analysis and trasmission of the results). This methods can lead to great savings in terms of energy consumption, bandwidth requirements and network throughput. Starting from the data trasmission, the goal of the thesis is to evaluate the impact and the efficiency of arithmetic entropy coding. During the experiments some test video sequences were analyzed, and the analysis' results (descriptors) were encoded using an arithmetic encoder. The encoder's performances were evaluated in terms of average number of bits for each element, and they have been compared to an estimated value of the same quantity and an estimated value without compression. Furthermore, the effect of other parameters was tested, for example the type of image analysis algorithm, the similarity between consecutive frames of the same video sequence and some optimizations of the encoding process. The results of the experiments are satifactory: the obtained performances are similar to the estimated ones, and the number of bits used for the encoding process is the minimum value that can be achieved using state-of-the-art techiniques.

Questo lavoro è stato sviluppato come contributo al progetto GreenEyes, un'iniziativa europea volta ad esplorare le nuove possibilità date dalle potenzialità crescenti dei sensori con capacità visive. Infatti, grazie alla crescita della potenza di calcolo dei sensori e all'evoluzione delle tecniche alla base del funzionamento delle reti di sensori visuali, è possibile passare dall'uso tradizionale del sensore (acquisire immagini e trasmetterle a chi le analizza) ad uno che ne sfrutta maggiormente le capacità (acquisire immagini, analizzarle e trasmettere i risultati dell'analisi). Questo nuovo modo di far operare i sensori può portare a notevoli progressi in termini di consumo di energia, occupazione di banda e velocità di trasmissione. Lo scopo della tesi è, nell'ambito della trasmissione dei dati, valutare l'impatto della codifica entropica e la sua efficienza. Per farlo, sono stati codificati i risultati delle analisi (descrittori) effettuate sui frame che compongono alcune sequenze video di test. Le prestazioni del codificatore sono state valutate in termini di numero di bit medio per elemento, e sono state confrontate con la stima teorica della stessa quantità e con il numero di bit necessario in assenza di compressione. Durante gli esperimenti sono stati testati anche gli effetti di altri parametri: il tipo di algoritmo usato per analizzare l'immagine, lo sfruttamento delle somiglianze tra i frame della stessa sequenza video ed alcune ottimizzazioni del processo di codifica. I risultati ottenuti sono soddisfacenti: in primo luogo, le prestazioni reali sono simili a quelle stimate; in secondo luogo, il numero di bit impiegato per la codifica è anche il minimo che si può ottenere usando le tecniche presenti allo stato dell'arte.'efficienza e l'impatto della codifica dei dati applicata ad un sistema di trasmissione di descrittori visuali