一种新的动态视觉传感器网络目标覆盖率算法
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彭 力 ，王茂 海 ，赵 龙
（ 南大学 通信 与控 制 ．程 学 院，江苏 无锡 ２４ ２ ） 江 Ｙ － １ １２
摘
要 ：动态视 觉传 感 器网络 目标覆 盖研 究 中把 目标 点看成 一个质 心 ， 实际 中存 在物 体直径 可能 大 于视 频 节 而
点半径 、 心模 型不适 用的情况 ， 质 针对 此提 出 了一种新 的动 态视 觉传 感 器 目标物 体覆 盖 率 问题。基 于此 问题 同 时结合有 向感知模型 ， 出有 向线性感知 模型 ， 提 并基 于该 模 型使 用改进 的 粒子 群优 化 算法 对 物体覆 盖 率进 行仿 真优 化。仿真 结果表 明 了该模 型的有效 性 。
视频 等 多 媒 体数 据 （ ｕｔ ｅｉ ｄｔ） ｍ ｌｍ ｄａ ａａ 的需 求 越 来 越 强 烈 ， 态 ｉ 动 视频 传 感 器 网 络 （ Ｖ Ｎ ） 运 而 生 。 Ｄ Ｓ ｓ应
ＭＳ问题。而 以上文 献都没有提 到在 Ｄ Ｓ ｓ中非质 心物体覆 ＶＮ
盖 的 问题 。
１ 问题 提 出
Ｎｅ ｔｒ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｉｉ ｎ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ｗ ａ ｇ ｔｃ ｖ ｒ ｇ ｌ ｏ ｉ ｈ ｉ ｙ ａ ｃ ｖ ｓｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｎ Ｌｉ Ｍａ — ａｉ Ｌｏ ｇ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ａ ｃｖｓｏ ｅ ｓｒｎ ｔｏｋ ；ｔｒｅ ｏ ｅａ ｅ ｉ ｃｉｎａ ｊ ｓ ｂｅｌ ｅ ｒｍｏ ｅ；ｐ ｒｉｌ ｗａＩ ｐｉ ｚｔ ｎ ｙｗｏ ｄ ：ｄ ｎ ｍｉ ｉ ｎｓｎ ｏ ｅｗ ｒｓ ａｇ ｔ ｖｒｇ ；ｄｒ ｔ ｄｕ ｔ ｌ ｉ ａ ｄ ｌ ａｔ ｅｓ ＦＩ ｔ ａｉ ｉ ｃ ｅ ｏ ａ ｎ ｃ Ｔｏ ｍｉ ｏ
ｓ ｎ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ． ｍｂ ｎ ｄ ｗｉｈ ｔｉ ｄ ｌ ａｓ ｓ ｄ ＰＳ ａｇ ｒｔ ｍ ｏ ｏ ｔｍｉｅ ｔ ｏ ｅ ａ ｅ ｐ ｏ ｂｌｔ Ｔｈｅ ｓｍｕａ ｉｎ ｒ ｓ ｔ ｅ ｓｎ ｄ １ Ｃｏ ｉ ｅ ｔ ｈ ｓｍｏ ａ ， ｌｏ ｕ ｅ Ｏ ｌｏ ｉｈ ｔ ｐ ｉ ｚ ｈｅ ｃ ｖ ｒ ｇ ｒ ｂａ ｉｉ ｙ． ｉ ｌｔｏ ｅ ｕｌ ｓ ｖ ｌｄ ｔ ｔ ｆｅ ｔｖ ｎｅ ｓ ａ ｉａｅ ｉｓｅ ｅｉｅ ｓ ．
无线传感器 网络 （ ｉ ｌ ｓ ｅ ｓｒ ｅ ｏｋ ＷＳ ｓ 作为 国内 ｗｒ ｅ ｎｏ ｎｔ ｒ ， Ｎ ） ｅｓｓ ｗ 外一个重要 的研 究领域 ， 主要用 来检 测一些 标 量数据 （ｃｌｒ ｓａ ａ ｄｔ） ａ 如温度 、 ａ 湿度 、 光照等 ， Ｊ在环境监测 、 农业 生产等领域都 有广泛的应用 。近年来 随着多媒体 技术的迅猛 发展 ， 音频 、 对
目前 传 感 器 网络 覆 盖 的研 究 主要 分 为 区域 覆 盖 和点 覆 盖 。
区域覆盖是在某感兴趣的区域 对传感器位置进行优化 ， 使覆盖
率达到最高。如图 １ 所示 ， 节点 采用 圆形二元 感知模型 ， 目 其 的是尽可能地覆盖该 区域 ， 使覆盖面积达到最大。在点覆盖 中 通常假设传感器感知半径大于 目标物体的直径 ， 从而把 目标看 做一个 质心 ， 如图 ２所示 ， 目标 是使节点尽可能 多地覆 盖 目 其 标点。然而在图 ３中， 视觉节点 ｓ受其视野范围（ ｌ ｆ ｉ ） ｉ ｄ ｅ ｆｅ ｏ ｖ ｗ 的限制 ， 没有能力完全覆盖监测 目标 而获得 的完整信息 。 此时的 目标就不能被简化为一个点 ， 要想获得 目标的全部信息 就必须使用 多个视觉节点相互 配合完成 。如何 调度节点 的工
ｓｉ ｂ ｎ ｏｅ Ｔ ｌ ｉ ｐｏ ｌ ｐｏ ｏｅ ｉ ｃｉ ｄｕｔｂ ｎ ａ ｍ ｄ ｌ ｈ ｈ ｗ ｓ ａ ｉ ｏ ｉ ｃ ｏ ｄ ｓ ｂｅ ｕ ａ ｌ ａ ｙ ｒ． ｏｓ ｖ ｔ ｓ ｒ ｅ ｒｐ ｓｄａｄｒ ｔ ｎａｊ ｓ ｌ ｌ ｅ ｒ ｏ ｅ， ｉ ａ ｓ ｎ ｄｒ ｔ ｎａｊ ｔ ｌ ｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ｈ ｂ ｍ， ｅ ｏ ａ ｅｉ ｗ ｃ ｂ ｃ ｅｉ ｕａ
第２ 第５ ７卷 期
２１ ０ ０年 ５月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｍｐ ｔ ｒ ｐ ｉ ｔ ｓ ａ ｃ ｆＣｏ ｕ ｅ ｓ ｃ ｏ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ５ １２ ． Ｍａ ２ １ ｖ ００
一
种 新 的动 态视 觉传 感 器 网络 目标 覆盖 率算 法 木
关键 词 ：动 态视 觉传 感器 网络 ； 目标覆 盖 ；有 向线性感 知模 型 ；粒子群 中图分 类号 ：Ｔ ３ ３ Ｐ９ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ６５ ２ １ ）５ １０ — ３ ０ １３ ９ （ ０ ０ ０ —７ ８ ０
ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —６ ５ ２ １ ．５ ０ ８ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓ ．０ １３ ９ ．０ ０ ０ ．２ ｓ
（ｃｏｌｆＣ ｍ ｎ ａｉｎ＆ Ｃｎｒｌ ｎ ｉｅ ｉ Ｊａｇ ａ ｎｖｒｔ，Ｗｕｉ ｉｎｓ １１ ２ ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｍｕｉ ｔ ｏ ｅ ｏ ｏｔ ｇｎｅ ｎ ｏＥ ｒ ｇ， ｉｎｎ ｎＵ ｉ ｓｙ ｅｉ ｘ Ｊａｇｕ２ ４２ ，Ｃ ｉａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈｉ ｐｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｅ ｔｒ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ ｎ ｔ ｙ ｍ ｉ ｖｓｏ ｅ ｏ ｔ ｒ ｓ ｔａ ｔ ｓｐａ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｗ ａ ｇ ｔｃ ｖ ｒ ｇ ｒ ｂ ｅ ｉ ｈｅ ｄ ｎａ ｃ ｉｉｎ ｓ ｎｓ ｒｎｅｗｏ ｋ ．Ｔｈ ａｇ ｔｉ ｕ ｕ ｌｙ ｅ ｔ ｒｅ ｓ ｓ ａ ｌ ｒ ｇ ｒ ｅ ｓａ ｃ ｎｔｏｄ． ｃｕ ｌｙ ｔｅ ｔｒ ｅ ａ ｔｒｍ ａ ｅ ｌｒ ｅ ｈ ｎ ｔｅ ｓ ｎ ｏ ａ ｕｓ ｈｅ ｅｏｅ ｔ ｅ ｔｏｄ ｍｏ ａ Ｓｎ ｔ ｅ ａ ｄ ｄ ａ ｅ ｒ ｉ ａ ｔａ ｌ ｈ ａ ｇ ｔｄｉｍｅｅ ｙ ｂ ａｇ ｒｔ ａ ｈ ｅ ｓ ｒ ｒｄｉ ．Ｔ ｒｆ ｒ ｈｅ ｃ ｎｒ ｉ ｄ ｌｉ ｏ
（ 南大学 通信 与控 制 ．程 学 院，江苏 无锡 ２４ ２ ） 江 Ｙ － １ １２
摘
要 ：动态视 觉传 感 器网络 目标覆 盖研 究 中把 目标 点看成 一个质 心 ， 实际 中存 在物 体直径 可能 大 于视 频 节 而
点半径 、 心模 型不适 用的情况 ， 质 针对 此提 出 了一种新 的动 态视 觉传 感 器 目标物 体覆 盖 率 问题。基 于此 问题 同 时结合有 向感知模型 ， 出有 向线性感知 模型 ， 提 并基 于该 模 型使 用改进 的 粒子 群优 化 算法 对 物体覆 盖 率进 行仿 真优 化。仿真 结果表 明 了该模 型的有效 性 。
视频 等 多 媒 体数 据 （ ｕｔ ｅｉ ｄｔ） ｍ ｌｍ ｄａ ａａ 的需 求 越 来 越 强 烈 ， 态 ｉ 动 视频 传 感 器 网 络 （ Ｖ Ｎ ） 运 而 生 。 Ｄ Ｓ ｓ应
ＭＳ问题。而 以上文 献都没有提 到在 Ｄ Ｓ ｓ中非质 心物体覆 ＶＮ
盖 的 问题 。
１ 问题 提 出
Ｎｅ ｔｒ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｉｉ ｎ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ｗ ａ ｇ ｔｃ ｖ ｒ ｇ ｌ ｏ ｉ ｈ ｉ ｙ ａ ｃ ｖ ｓｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｎ Ｌｉ Ｍａ — ａｉ Ｌｏ ｇ
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无线传感器 网络 （ ｉ ｌ ｓ ｅ ｓｒ ｅ ｏｋ ＷＳ ｓ 作为 国内 ｗｒ ｅ ｎｏ ｎｔ ｒ ， Ｎ ） ｅｓｓ ｗ 外一个重要 的研 究领域 ， 主要用 来检 测一些 标 量数据 （ｃｌｒ ｓａ ａ ｄｔ） ａ 如温度 、 ａ 湿度 、 光照等 ， Ｊ在环境监测 、 农业 生产等领域都 有广泛的应用 。近年来 随着多媒体 技术的迅猛 发展 ， 音频 、 对
目前 传 感 器 网络 覆 盖 的研 究 主要 分 为 区域 覆 盖 和点 覆 盖 。
区域覆盖是在某感兴趣的区域 对传感器位置进行优化 ， 使覆盖
率达到最高。如图 １ 所示 ， 节点 采用 圆形二元 感知模型 ， 目 其 的是尽可能地覆盖该 区域 ， 使覆盖面积达到最大。在点覆盖 中 通常假设传感器感知半径大于 目标物体的直径 ， 从而把 目标看 做一个 质心 ， 如图 ２所示 ， 目标 是使节点尽可能 多地覆 盖 目 其 标点。然而在图 ３中， 视觉节点 ｓ受其视野范围（ ｌ ｆ ｉ ） ｉ ｄ ｅ ｆｅ ｏ ｖ ｗ 的限制 ， 没有能力完全覆盖监测 目标 而获得 的完整信息 。 此时的 目标就不能被简化为一个点 ， 要想获得 目标的全部信息 就必须使用 多个视觉节点相互 配合完成 。如何 调度节点 的工
ｓｉ ｂ ｎ ｏｅ Ｔ ｌ ｉ ｐｏ ｌ ｐｏ ｏｅ ｉ ｃｉ ｄｕｔｂ ｎ ａ ｍ ｄ ｌ ｈ ｈ ｗ ｓ ａ ｉ ｏ ｉ ｃ ｏ ｄ ｓ ｂｅ ｕ ａ ｌ ａ ｙ ｒ． ｏｓ ｖ ｔ ｓ ｒ ｅ ｒｐ ｓｄａｄｒ ｔ ｎａｊ ｓ ｌ ｌ ｅ ｒ ｏ ｅ， ｉ ａ ｓ ｎ ｄｒ ｔ ｎａｊ ｔ ｌ ｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ｈ ｂ ｍ， ｅ ｏ ａ ｅｉ ｗ ｃ ｂ ｃ ｅｉ ｕａ
第２ 第５ ７卷 期
２１ ０ ０年 ５月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｍｐ ｔ ｒ ｐ ｉ ｔ ｓ ａ ｃ ｆＣｏ ｕ ｅ ｓ ｃ ｏ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ５ １２ ． Ｍａ ２ １ ｖ ００
一
种 新 的动 态视 觉传 感 器 网络 目标 覆盖 率算 法 木
关键 词 ：动 态视 觉传 感器 网络 ； 目标覆 盖 ；有 向线性感 知模 型 ；粒子群 中图分 类号 ：Ｔ ３ ３ Ｐ９ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ６５ ２ １ ）５ １０ — ３ ０ １３ ９ （ ０ ０ ０ —７ ８ ０
ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —６ ５ ２ １ ．５ ０ ８ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓ ．０ １３ ９ ．０ ０ ０ ．２ ｓ
（ｃｏｌｆＣ ｍ ｎ ａｉｎ＆ Ｃｎｒｌ ｎ ｉｅ ｉ Ｊａｇ ａ ｎｖｒｔ，Ｗｕｉ ｉｎｓ １１ ２ ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｍｕｉ ｔ ｏ ｅ ｏ ｏｔ ｇｎｅ ｎ ｏＥ ｒ ｇ， ｉｎｎ ｎＵ ｉ ｓｙ ｅｉ ｘ Ｊａｇｕ２ ４２ ，Ｃ ｉａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈｉ ｐｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｅ ｔｒ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ ｎ ｔ ｙ ｍ ｉ ｖｓｏ ｅ ｏ ｔ ｒ ｓ ｔａ ｔ ｓｐａ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｗ ａ ｇ ｔｃ ｖ ｒ ｇ ｒ ｂ ｅ ｉ ｈｅ ｄ ｎａ ｃ ｉｉｎ ｓ ｎｓ ｒｎｅｗｏ ｋ ．Ｔｈ ａｇ ｔｉ ｕ ｕ ｌｙ ｅ ｔ ｒｅ ｓ ｓ ａ ｌ ｒ ｇ ｒ ｅ ｓａ ｃ ｎｔｏｄ． ｃｕ ｌｙ ｔｅ ｔｒ ｅ ａ ｔｒｍ ａ ｅ ｌｒ ｅ ｈ ｎ ｔｅ ｓ ｎ ｏ ａ ｕｓ ｈｅ ｅｏｅ ｔ ｅ ｔｏｄ ｍｏ ａ Ｓｎ ｔ ｅ ａ ｄ ｄ ａ ｅ ｒ ｉ ａ ｔａ ｌ ｈ ａ ｇ ｔｄｉｍｅｅ ｙ ｂ ａｇ ｒｔ ａ ｈ ｅ ｓ ｒ ｒｄｉ ．Ｔ ｒｆ ｒ ｈｅ ｃ ｎｒ ｉ ｄ ｌｉ ｏ