基于傳感云技術和改進壓縮感知的物聯網數據處理方法

摘 要：壓縮感知通過稀疏采樣技術，可以在遠程客戶端通過少量數據信息實現數據的重構，這給壓縮感知和互聯網結合提供了理論基礎。針對傳統壓縮感知算法處理效率低和質量差的缺點，將曲波變換和圖像分塊理論引入壓縮感知，提出一種基于傳感云和改進壓縮感知的物聯網路數據處理架構。結果表明，通過無噪圖像、加噪圖像和不同采樣頻率對重構圖像質量影響的研究發現，與SIDCT和PBDCT相比較，本文方法PB?DCT具有更強的抵抗噪聲的能力，極大地提高傳感網絡的數據處理和數據存儲能力。

關鍵詞：傳感云；壓縮感知；物聯網；曲波變換；無線傳感網絡中圖法分類號：TP391.1 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2024）11-0163-04

Internet of things data processing based on sensorcloud and improved compressive sensing

CAO Jilei

（Henan Traffic Technician College，Zhumadian 463000，Henan China）

Abstract：Through sparse sampling，compressive sensing can reconstruct data through a small amount of data infor?mation on a remote client，which provides a theoretical basis for the combination of compressed sensing and the In?ternet. Aiming at the disadvantages of low efficiency and poor quality of traditional compressive sensing algorithm，the curved wave transform and image block theory were introduced into compressive sensing，and a data processingarchitecture for Internet of Things（IoT）based on sensor cloud and improved compressed sensing was proposed.The results showed that compared with SIDCT and PBDCT，the proposed method PBDCT had a stronger ability to re?sist noise，which greatly improves the data processing and data storage capabilities of the sensor network.

Key words：sensor cloud；compressive sensing；internet of things；curvelet transformation；wireless sensor network

隨著物聯網技術、大數據技術和云處理技術的發展，數據信息比如圖像、文本等呈現指數級增加，對數據處理和數據儲存能力構成嚴峻挑戰。壓縮感知通過稀疏采樣技術，可以在遠程客戶端通過少量數據信息實現數據的重構，這給壓縮感知和互聯網結合提供了理論基礎。針對傳統壓縮感知算法處理效率低和質量差的缺點，將曲波變換和圖像分塊理論引入壓縮感知，提出一種基于傳感云和改進壓縮感知的物聯網路數據處理架構，通過傳感云技術極大地提高傳感網絡的數據處理和數據存儲能力。

1 傳感云技術簡述

傳感云（Sensor Cloud）是無線傳感網絡（WSN）與云計算（Cloud Computing）融合的產物 [1-2] ，通過云端控制傳感網絡進行信息采集，借助于云計算平臺實現信息處理和存儲，從而為不同類型的應用提供靈活、可配置和開放的服務平臺，極大地提高傳感網絡的數據處理和數據存儲能力。

2 改進壓縮感知

2. 1 圖像壓縮感知

根據壓縮感知相關理論，測量矩陣 ? 可以用傅立葉欠采算子 F U 表示， F?C N′N 為傅立葉變換， U為欠采矩陣，其矩陣尺寸大小為 M′N（MN） 。假設在變換域內，信號 X 可以稀疏表示，那么約束最優化能夠進行信號重建 [4-5] ：

4. 2 不同方法對圖像重構質量的影響

選擇Lena圖像為研究對象，對比GPBDCT、PBDCT和SIDCT的圖像重構效果，重構效果如圖2和表1所示。

由表1可知，針對信噪比、相對 l 2 誤差和匹配度，GPBDCT圖像重構效果優于PBDCT和SIDCT。

4. 3 采樣頻率對圖像重構質量的影響

通過對比不同采樣頻率下，GPBDCT、PBDCT和SIDCT 3種方法的圖像的RLNE，對比結果見圖3。

圖3中，SIDCT和PBDCT的RLNE數值明顯高于GPBDCT。當采樣頻率為0.15時，局部的RLNE高達0.101，隨著采樣頻率的增加，評價指標RLNE呈下降趨勢 [16-20] 。從整體效果來看，與SIDCT和PBDCT相比，GPBDCT的RLNE低于二者，驗證了本文方法GPB?DCT具有更強的穩定性和魯棒性。

4. 4 加噪聲對比分析

為了分析抵抗GPBDCT噪聲的能力，選擇圖4（a）為研究對象，加入標準差為25的高斯噪聲后的圖像如圖（b）所示，SIDCT、PBDCT和GPBDCT圖像重建結果圖4（c）～圖4（e）和表2所示。

5 結語

針對傳統壓縮感知算法處理效率低和質量差的缺點，將曲波變換和圖像分塊理論引入壓縮感知，提出一種基于傳感云和改進壓縮感知的物聯網路數據處理架構。通過無噪圖像、加噪圖像和不同采樣頻率對重構圖像質量影響的研究發現，與SIDCT和PB?DCT相比較，本文方法GPBDCT具有更強的抵抗噪聲的能力，極大地提高傳感網絡的數據處理和數據存儲能力。

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