基于kinect及android平臺(tái)的家庭防盜系統(tǒng)

張亞楠

摘要：實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于kinect及Android系統(tǒng)的家庭防盜系統(tǒng)，通過kinect的視頻捕捉及人體匹配算法，對(duì)進(jìn)入家庭人員進(jìn)行身份識(shí)別，對(duì)非法闖入者進(jìn)行視頻捕捉并對(duì)持有android設(shè)備的家庭成員或管理人員報(bào)警。

關(guān)鍵詞：kinect；android；防盜系統(tǒng)；通信系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）22-0057-02

1 kinect及android介紹

Kinect是微軟公司推出的可編程動(dòng)態(tài)編程設(shè)備，在人體動(dòng)態(tài)捕捉領(lǐng)域處于前沿水平。其可編程性使得軟件工程師可以定制基于kinect的信息系統(tǒng)，通過對(duì)人體信息的獲取和分析，完成特定的功能。

Android是當(dāng)前的主流智能設(shè)備操作系統(tǒng)平臺(tái)，在當(dāng)前的智能設(shè)備市場占有率在70%左右。由于其秉持系統(tǒng)開放等特點(diǎn)，廣受軟件開發(fā)人員歡迎，基于該系統(tǒng)平臺(tái)所開發(fā)的軟件呈暴發(fā)性增長。對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及起到了一定的推動(dòng)作用。在技術(shù)上，android系統(tǒng)包含activity，server， BroadcastReceive， Content Provider四個(gè)組件，其中activity用來生成用戶交互界面，完成用戶操作server生成系統(tǒng)及用戶守護(hù)進(jìn)程，在后臺(tái)保持服務(wù)。

基于kinect及android平臺(tái)的家庭防盜系統(tǒng)，通過kinect識(shí)別進(jìn)入室內(nèi)物體是否為人體，進(jìn)而捕捉人體信息，匹配行為數(shù)據(jù)庫中的人體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，識(shí)別進(jìn)入人體是否為非法闖入者，通過通信模塊向android平臺(tái)向管理人員報(bào)警，從而避免損失及對(duì)家庭環(huán)境達(dá)到及時(shí)掌握的目的。

2 基于kinect及android平臺(tái)的家庭防盜系統(tǒng)模型

本系統(tǒng)分為kinect動(dòng)態(tài)捕捉模塊，系統(tǒng)通信模塊，android客戶端模塊三個(gè)邏輯模塊。Kinect動(dòng)態(tài)捕捉模塊通過動(dòng)態(tài)捕捉算法，將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫面轉(zhuǎn)化為灰度圖，在灰度圖中，挖掘出人體，然后將人體挖掘出18個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，在數(shù)軸中標(biāo)記出18個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，在人體發(fā)生動(dòng)態(tài)變化時(shí)，通過坐標(biāo)的改變，分析出人體的移動(dòng)軌跡，捕獲相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，對(duì)于不匹配人員進(jìn)行及時(shí)報(bào)警干預(yù)。

具體流程如下：（1）防盜系統(tǒng)管理人員或家庭用戶向kinect輸入人體運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。（2）kinect捕捉進(jìn)入室內(nèi)人員畫面，通過算法分析人員信息與之前存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)是否匹配。（3）如果不匹配，通過通信模塊向android設(shè)備發(fā)送報(bào)警信息。（4）通信模塊啟動(dòng)通信進(jìn)程，向android平臺(tái)推送報(bào)警信息（5）android設(shè)備啟動(dòng)通信進(jìn)程，與系統(tǒng)通信模塊建立通信連接，接收通信模塊發(fā)送的報(bào)警信號(hào)及報(bào)警數(shù)據(jù)圖片。（6）用戶通過android智能設(shè)備查看報(bào)警信息及入侵者圖像并根據(jù)具體情況進(jìn)行處理。

捕捉分析人體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流程：

Kinect通過體感攝像頭錄入包含人體數(shù)據(jù)的圖像，分離圖像前景背景，將圖像分離成灰度圖，對(duì)灰度圖進(jìn)行分析計(jì)算，生成深度圖，通過人體識(shí)別算法，將人體圖像和其他圖像分離，摳出人體。分離人體圖像后，將人體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，將人體18個(gè)關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)定位捕捉，在坐標(biāo)系中對(duì)18個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位計(jì)算。在人體活動(dòng)過程中，通過關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)產(chǎn)生坐標(biāo)數(shù)據(jù)改變，通過坐標(biāo)數(shù)據(jù)之間的方位差，得出人體移動(dòng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算匹配。

通信模塊與android智能平臺(tái)通信流程：

在kinect分析出進(jìn)入室內(nèi)的人體為入侵者后，通過串口，啟動(dòng)系統(tǒng)通信模塊，通信模塊引導(dǎo)線程生成通信線程，通信線程啟動(dòng)搜索熱點(diǎn)函數(shù)，對(duì)周邊無線網(wǎng)熱點(diǎn)進(jìn)行搜索，通過事前輸入的ssid信息，匹配可以登錄的無線網(wǎng)，連接互聯(lián)網(wǎng)。在接收到聯(lián)網(wǎng)函數(shù)返回成功信號(hào)后，通信線程建立socket server并查詢android智能設(shè)備通信列表，對(duì)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的android列表內(nèi)的智能客戶端進(jìn)行信息推送，如果出現(xiàn)android智能設(shè)備無法連接的情況，根據(jù)列表中的存儲(chǔ)順序，依次聯(lián)系次優(yōu)先級(jí)的智能設(shè)備，循環(huán)連接，直至連接成功。在連接函數(shù)返回成功信號(hào)后，通信模塊將捕獲到的人體彩色圖像作為jpg圖形文件向android智能設(shè)備推送，同時(shí)發(fā)送報(bào)警信息。

Android智能平臺(tái)在非報(bào)警狀態(tài)時(shí)，僅啟動(dòng)后臺(tái)server作為較低優(yōu)先級(jí)應(yīng)用服務(wù)在后臺(tái)以低占用資源方式運(yùn)行。在系統(tǒng)通信模塊服務(wù)端向Android智能平臺(tái)推送報(bào)警信息后，后臺(tái)server啟動(dòng)應(yīng)用，調(diào)用初始activity，即startActivity，startActivity通過定義的layout xml文件對(duì)布局頁面進(jìn)行初始化，生成應(yīng)用的交互頁面，并啟動(dòng)通信線程，建立socket client端，與系統(tǒng)server段建立通信連接，接收系統(tǒng)server端發(fā)送的警報(bào)信息及入侵者圖像，使用戶及時(shí)掌握家庭室內(nèi)信息，及時(shí)處理。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文提出的基于kinect及android平臺(tái)的家庭防盜系統(tǒng)模型，在家庭環(huán)境，以微軟kinect，家庭無線網(wǎng)環(huán)境為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，個(gè)人電腦為服務(wù)器，普通低端安卓手機(jī)為客戶端，與傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比測試試驗(yàn)。

從數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，本系統(tǒng)在成本，功能，性能等方面比照傳統(tǒng)民用防盜系統(tǒng)均有比較明顯優(yōu)勢，雖然現(xiàn)在其在穩(wěn)定性和商業(yè)性還存在一定的缺點(diǎn)，但未來的發(fā)展存在空間。

4 結(jié)束語

本文介紹了基于kinect及android平臺(tái)的防盜系統(tǒng)，其通過動(dòng)態(tài)捕捉入室者的動(dòng)作，分析來者是否為入侵者，并通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通知管理者及用戶，起到實(shí)時(shí)防盜的作用。由于android系統(tǒng)智能客戶端的普遍性及成本低廉性，對(duì)系統(tǒng)的推廣有一定積極作用，在預(yù)警種類方面，本系統(tǒng)現(xiàn)在智能對(duì)非法闖入的人體進(jìn)行識(shí)別和報(bào)警，存在一定的局限性，今后可以考慮增加熱識(shí)別，濕度識(shí)別等傳感器，從而增加系統(tǒng)的預(yù)警種類和功能。

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