Compression d’images dans les réseaux de capteurs sans fil
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Date
2015
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Abstract
Les progrès technologiques incessants ont permis le développement de nouveaux types
de capteurs, issue de la convergence de la micro-électronique et des technologies de
communication sans fil. Les capteurs, nouveaux venus dans les thèmes de recherche en
informatique peuvent être vus comme des systèmes autonomes miniaturisés, équipés d‟une
unité de traitement et de stockage de données, d‟une unité de transmission sans fil et d‟une
batterie. Ces nouveaux petits composants peu onéreux pouvant s‟organiser en réseau
autonome pour récolter des données et les remonter à une station de base, avec comme
contrainte fondamentale la limitation de leurs ressources de calcul, de stockage et surtout
d‟énergie.
Parmi les nombreuses applications potentielles des réseaux de capteurs sans fil, celles
utilisant des capteurs d‟image sont appréciables pour tout ce qui concerne la détection et la
localisation d‟objets par la vision (comptage de la faune dans les réserves naturelles,
localisation des départs de feu en forêt, etc..). Mais elles sont particulièrement gourmandes en
énergie puisque la quantité de données nécessaire pour représenter une image en comparaison
d‟une valeur scalaire classique (une mesure de température par exemple) diffère de plusieurs
ordres de grandeur.
Il semble évident de prime abord que le coût énergétique de la transmission de l‟image
peut être réduit significativement en compressant l‟image à la source. Or, La contrainte de la
limitation des ressources des nœuds rend impossible ou inefficace en pratique l‟exécution des
algorithmes de compression standards. Ferrigno et al., ont montré en effet que des algorithmes
bien connus comme JPEG ou JPEG2000 ont un coût d‟énergie plus supérieur au gain qu‟ils
amènent.
Dans ce domaine, on remarque des efforts de plusieurs auteurs pour adapter les
algorithmes de compression bien connus comme JPEG, JPEG2000 ou SPIHT aux contraintes
particulières des réseaux de capteurs sans fil. Notre proposition, suit aussi cette voie en
proposant d‟intégrer dans une chaîne de compression de type JPEG, une DCT rapide basée
sur l‟algorithme de Loeffler, de la quantification scalaire, et du codage entropique basé sur le
codeur Golomb couplé avec le codeur arithmétique QM. L‟approche DCT rapide utilisée
permet de réduire le nombre d‟opérations pour calculer les coefficients de la DCT. Elle
entraîne systématiquement une réduction de la complexité de calcul de la chaîne de
compression, et par incidence une réduction de la consommation d‟énergie. Le choix du
codeur Golomb couplé avec le codeur arithmétique présente un bon compromis vitesse
d‟exécution/taux de compression. La validation de notre proposition a été faite par simulation
en utilisant le simulateur de réseaux de capteurs sans fil Castalia