基于微機(jī)的攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

于 洪，杜小丹，申建軍

（1.瓊州學(xué)院 海南 五指山 572200；2.成都大學(xué) 四川 成都 610106；3.重慶大學(xué) 重慶 400044）

計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，加快了數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)取代模擬監(jiān)控系統(tǒng)的步伐，數(shù)字化視頻監(jiān)控已成為監(jiān)控技術(shù)的必然趨勢(shì)。數(shù)字化監(jiān)控不僅可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的視/音頻壓縮、解壓縮技術(shù)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，還可以根據(jù)報(bào)警功能需求設(shè)計(jì)靈活多樣的報(bào)警聯(lián)動(dòng)，生成詳細(xì)的報(bào)警記錄和操作數(shù)據(jù)記錄庫，設(shè)計(jì)完整的系統(tǒng)用戶管理功能。

在考慮數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求、靈敏度高、低成本和符合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，在普通PC機(jī)上運(yùn)用高級(jí)語言編程實(shí)現(xiàn)了 “基于圖像識(shí)別的攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。當(dāng)有入侵者入侵時(shí)，畫面發(fā)生變化，系統(tǒng)依靠圖像識(shí)別而不是依靠傳感器自動(dòng)進(jìn)行拍照，并發(fā)出警告。并且只在圖像有變化時(shí)記錄，可以節(jié)省大量的存貯空間。存貯的內(nèi)容減少了，對(duì)于后期的查找也帶來了優(yōu)勢(shì)，使得后期查找更方便快捷。

1 系統(tǒng)功能

筆者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由微機(jī)、攝像頭和軟件組成，主要功能和特點(diǎn)如下：

1）利用攝像對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行穩(wěn)定、可靠的監(jiān)控。并且監(jiān)控精度可根據(jù)需要調(diào)整。

2）能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、自動(dòng)化。只有在圖像發(fā)生變化時(shí)才自動(dòng)記錄和報(bào)警，可以節(jié)省大量的存貯空間。

3）具有拍照功能。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)能將有關(guān)場(chǎng)景拍照下來，為日后分析提供影像資料，同時(shí)還提供時(shí)間信息。

4）具有完善的后處理能力。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)可以查看所拍攝的照片。

5）可靈活地實(shí)現(xiàn)由自動(dòng)監(jiān)控到人工監(jiān)控的功能。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖1所示。

筆者設(shè)計(jì)程序以微型計(jì)算機(jī)為設(shè)計(jì)原型，系統(tǒng)主機(jī)由一臺(tái)普通PC機(jī)加載軟件而構(gòu)成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在兼顧高性能和低價(jià)格的綜合分析下，采用微型計(jì)算機(jī)硬盤作為存貯空間，一般在30 GB以上，這在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)配備中是非常容易達(dá)到的。選用穩(wěn)定性能高的CPU以保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行。攝像頭型號(hào)不限，當(dāng)然精度高一些，監(jiān)控效果會(huì)好一些。

3 主控程序框圖

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件圖Fig.1 Hardware block diagram of supervise system

筆者設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作過程如下：在計(jì)算機(jī)的控制下，攝像頭開始工作。考慮到不同攝像頭需要不同的驅(qū)動(dòng)程序，這樣設(shè)計(jì)出來的程序通用性比較差。所以本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采取了比較通用的由微軟開發(fā)的API（avicap32.dll）來實(shí)現(xiàn)攝像頭的控制[1]?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)的攝像頭進(jìn)行控制，不針對(duì)專門的型號(hào)的攝像頭，實(shí)用性、通用性更強(qiáng)、克服某些監(jiān)控程序?qū)ｉT針對(duì)某種型號(hào)的攝像頭的缺點(diǎn)。攝像頭每隔一段時(shí)間采集圖像一次并存貯，并且間隔時(shí)間可調(diào)。接收到圖像后，系統(tǒng)先對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，將彩色圖像處理成黑白圖像，并對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后對(duì)二幅圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，若差值沒達(dá)到設(shè)計(jì)者預(yù)定的閾值，則繼續(xù)進(jìn)行圖像采集，此時(shí)并不對(duì)圖像進(jìn)行存貯記錄[2]。當(dāng)差值達(dá)到設(shè)計(jì)者預(yù)定的閾值時(shí)，則系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)存貯記錄并啟動(dòng)報(bào)警。當(dāng)圖像停止變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止存貯和記錄，以節(jié)約存貯空間。系統(tǒng)程序圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖Fig.2 Flow chart of procedure

4 圖像識(shí)別研究

方案研究的重點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)識(shí)別到圖像變化的轉(zhuǎn)換，并自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的程序。設(shè)計(jì)者讓計(jì)算機(jī)控制攝像頭每50 ms采集一幅現(xiàn)場(chǎng)圖像，并對(duì)兩幅圖像進(jìn)行比較，但直接對(duì)兩幅圖像進(jìn)行比較由于攝像頭的精度及存貯機(jī)制的問題，總是不能成功。于是考慮到將圖像進(jìn)行二值化處理[3]，然后再進(jìn)行特征點(diǎn)的讀取，最后將兩幅圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)比較值超過閾值時(shí)，程序開始自動(dòng)報(bào)警并記錄。設(shè)計(jì)者將閾值設(shè)計(jì)成可以改變大小的，以適應(yīng)不同的監(jiān)控要求[4]。首先進(jìn)行彩色圖像的二值化處理，二值化程序如下[5]：

For i=1 To width5 Step 5

For j=1 To heigh5 Step 5

rgb5=GetPixel（hdc5， i， j）

bBlue=Blue（rgb5＆H10000） And ＆HFF

bRed=Red（rgb5 And ＆HFF）

bGreen=Green（rgb5＆H100） And ＆HFF

y= （9798*bRed+19235*bGreen+3735*bBlue） 32768

Next I，J

二值化后，就可以對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行提取了，對(duì)于提取的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，程序如下：

If y>75 Then

n2=n2+1

End If

對(duì)特征點(diǎn)統(tǒng)計(jì)后，就要進(jìn)行比較了，如果比較結(jié)果達(dá)不到設(shè)計(jì)者設(shè)定的閾值，則系統(tǒng)不進(jìn)行處理，繼續(xù)進(jìn)行讀取圖像程序。如果比較結(jié)果差超過了設(shè)計(jì)者設(shè)定的閾值，說明有物體移動(dòng)了，于是系統(tǒng)開始自動(dòng)報(bào)警并記錄[6]。

If Abs（n1-n2） >HScroll1.Value Then

Beep

SavePicture Clipboard.GetData， "d：" ＆ Year （Now） ＆ "年"＆ ""＆ Month（Now）＆ "月"＆ ""＆ Day（Now）＆ "日"＆ "" ＆ "monit" ＆ Replace（Time， "："， "-"） ＆ ".bmp"

End If

當(dāng)物體移動(dòng)結(jié)束后，監(jiān)控能自動(dòng)停止記錄，減少存貯空間的占用量。方便以后的查找。

5 結(jié)束語

筆者設(shè)計(jì)的程序基于圖像識(shí)別的程序控制，使得程序不必一開始監(jiān)控就進(jìn)行無用的記錄，只有在圖像發(fā)生變化時(shí)才記錄，節(jié)省了大量的存貯空間。用戶不必裝配大容量的存貯介質(zhì)，個(gè)人電腦就可以完成存貯，節(jié)約了財(cái)力，特別適用于小型用戶和家庭用戶。經(jīng)過了大量的實(shí)際實(shí)驗(yàn)，證明本程序是可靠、靈敏的，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

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