With the introduction of Wireless Multimedia Sensor Networks, large-scale remote outdoor surveillance applications where the majority of the cameras will be battery-operated are envisioned. These are the applications where the frequency of incidents is too low to employ permanent staffing such as monitoring of land and marine border, critical infrastructures, bridges, water supplies, etc. Given the inexpensive costs of wireless resource constrained camera sensors, the size of these networks will be significantly larger than the traditional multi-camera systems. While large number of cameras may increase the coverage of the network, such a large size along with resource constraints poses new challenges, e.g., localization, classification, tracking or reactive behavior. This dissertation proposes a framework that transforms current multi-camera networks into low-cost and reactive systems which can be used in large-scale remote surveillance applications. Specifically, a remote surveillance system framework with three components is proposed: 1) Localization and tracking of objects; 2) Classification and identification of objects; and 3) Reactive behavior at the base-station. For each component, novel lightweight, storage-efficient and real-time algorithms both at the computation and communication level are designed, implemented and tested under a variety of conditions. The results have indicated the feasibility of this framework working with limited energy but having high object localization/classification accuracies. The results of this research will facilitate the design and development of very large-scale remote border surveillance systems and improve the systems effectiveness in dealing with the intrusions with reduced human involvement and labor costs.

Kablosuz Çoklu Ortam Sensör Ağlarının takdimiyle, kameraların büyük çoğunluğu pil ile işleyecek olan, büyük ölçekli uzaktan kontrollü dış mekan gözetleme uygulamaları öngörülmektedir. Bu uygulamalar, hadiselerin oluşma sıklığı devamlı personel görevlendirilmesi için çok düşük olan, kara veya deniz sınırlarını, kritik yapıları, köprüleri ve su kaynaklarını vb. izleme uygulamalarıdır. Kaynakları sınırlı ucuz maliyetli kamera sensörleri göz önüne alındığında, bu ağların büyüklüğü, geleneksel çok kameralı sistemlerden daha büyük olacaktır. Çok fazla kamera, ağın kapsamını genişletebilirken, kaynak sıkıntısı ile birlikte böyle büyük bir boyut, yeni sorunlar ortaya çıkarmaktadır, örneğin, yer tespiti, sınıflandırma, izleme veya tepkisel davranışlar. Bu doktora tezi, günümüzdeki çok kameralı ağları, büyük boyutlu uzaktan kontrollü gözetleme uygulamalarında kullanılabilen, düşük maliyetli ve tepkisel sistemlere dönüştüren bir yapıyı önermektedir. Özellikle, üç bileşene sahip uzaktan kontrollü gözetleme yapısı önerilmektedir: 1) Nesnelerin yerlerinin tespit edilmesi ve izlenmesi 2) Nesnelerin tanımlanması ve sınıflandırılması; ve 3) Üs-istasyonundaki tepkisel davranışlar. Her bir bileşen için, hesaplama ve iletişim seviyelerinin her ikisinde de özgün ve hafif, depolama yönünden verimli ve gerçek zaman kabiliyetine sahip algoritmalar tasarlanmış, geliştirilmiş ve çeşitli koşullar altında test edilmiştir. Sonuçlar, yüksek nesne yer tespiti ve sınıflandırması doğruluklarına sahip olan, fakat limitli enerji gideri ile çalışan bu yapının uygulanabilirliğini göstermektedir. Bu araştırmanın sonuçları, çok büyük ölçekli uzaktan kontrollü sınır gözetleme sistemlerinin tasarım ve geliştirmesi ile birlikte, işçilik maliyetleri ve insan müdahelesi düşürülmüş, davetsiz misafirlerle başa çıkan sistemlerin etkiliklerinin artırılmasına olanak sağlayacaktır.