Аналіз методів обробки зображень в системах інтернету речей на основі вейвлет перетворень

Анотація

Збільшення ступеня стиснення зображень для скорочення часу їх передачі в сенсорних мережах на базі мікроконтролерів сприяє підвищенню загальної енергоефективності системи. Метою дослідження було вивчення ефективності застосування вейвлет перетворень Хаара, Добеші та Коіфлета для стиснення зображень на 32-бітних мікроконтролерах. Виконано експериментальне порівняння ефективності трьох типів вейвлет- перетворень для обробки зображень, отриманих з вбудованої камери, за метриками середньоквадратичної похибки, пікового відношення сигнал/шум, індексу структурної схожості та евклідової відстані. Реалізовано алгоритми вейвлет-перетворень Хаара, Добеші та Коіфлета на мікроконтролері ESP32. Отримані результати показали, що на другому рівні декомпозиції вейвлет Хаара забезпечив високу якість зображення (MSE 25.153, PSNR 34.124 дБ), але на четвертому рівні якість значно погіршується (MSE 73.449, PSNR 29.470 дБ). Вейвлет Добеші продемонстрував подібні результати, але на четвертому рівні його ефективність також знижується (MSE 78.241, PSNR 28.974 дБ). Вейвлет Коіфлет показав найгірші результати на четвертому рівні (MSE 89.630), проте на другому рівні його якість є конкурентною. Вперше було виконано порівняння трьох типів вейвлет-перетворень із застосуванням додаткової метрики – евклідової відстані, що дозволило краще оцінити артефакти та спотворення зображень. Запропонований підхід дозволив покращити ефективність стиснення та передачі зображень у системах Інтернету речей на мікроконтролерах, що забезпечує менший час передачі даних і, відповідно зменшення енергоспоживання, що є критично важливим для сенсорних мереж з автономним живленням.