【摘要】 在全國(guó)范圍內(nèi)，目前的氣田井站建設(shè)中，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)基本普及。本文圍繞著數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能處理及控制能力，針對(duì)其動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能深入分析討論，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，利用時(shí)間差分法從原理上解釋視頻監(jiān)控系統(tǒng)擁有的高智能處理能力，從而為以后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能拓展提供一些參考建議。

【關(guān)鍵詞】 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)控效率 監(jiān)控管理

油田肩負(fù)著維護(hù)國(guó)家權(quán)益的重要職責(zé)，需要充分利用視頻監(jiān)控技術(shù)的管理作用。近年來，監(jiān)控設(shè)備數(shù)量的不斷增加，設(shè)備工作環(huán)境的復(fù)雜多樣，對(duì)視頻監(jiān)控提出了新的要求。目前數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流，尤其是在油田視頻監(jiān)控體系中，越來越發(fā)揮著不可替代的作用。它通過先進(jìn)的圖像數(shù)字壓縮技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的圖像模擬傳輸?shù)姆绞?，能夠非常?jiǎn)單地做到異地存儲(chǔ)和系統(tǒng)擴(kuò)展，同時(shí)配合智能化的數(shù)字視頻軟件，能夠最大限度地發(fā)揮數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，做到視頻人工智能化，節(jié)省了大量人力資源和成本，并且提高了監(jiān)控的效率與可靠性，對(duì)于油田的安全運(yùn)行及管理提供了重要的保障。

一、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)就是由控制器通過對(duì)攝像機(jī)獲得的圖像進(jìn)行一定的分析，假如監(jiān)視者所關(guān)心區(qū)域的畫面發(fā)生變化（比如有人經(jīng)過，亮度值突變等），系統(tǒng)將及時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，從而提醒監(jiān)視者注意。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)能夠有效防盜、防火。

眾所周知，在油田生產(chǎn)中，假如能夠提前幾十秒甚至十幾秒發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理，對(duì)安全生產(chǎn)的幫助作用是難以估量的。

常見的動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能算法主要是時(shí)間差分法。時(shí)間差分（又稱相鄰幀差）方法充分利用了視頻圖像的特征，從連續(xù)得到的視頻流中提取出所需要的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息。在一般情況下采集的視頻圖像，若仔細(xì)對(duì)比相鄰兩幀，可以發(fā)現(xiàn)其中大部分的背景像素均保持不變，只是在有前景移動(dòng)目標(biāo)的部分相鄰幀的像素差異比較大。時(shí)間差分方法就是利用相鄰幀圖像的相減來提取出前景移動(dòng)目標(biāo)的信息的。假如運(yùn)動(dòng)的物體在場(chǎng)景中出現(xiàn)后不再移動(dòng)的話，該方法將視其為場(chǎng)景中的一部分，不再進(jìn)行提示。

二、動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能仿真實(shí)驗(yàn)

動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能的仿真實(shí)驗(yàn)使用了Matlab軟件，所用圖片采用攝像頭拍攝，均為320×240像素。實(shí)驗(yàn)工具分別為攝像頭、有斑駁花紋的背景以及手機(jī)電池。在不考慮視頻圖像中物體顏色的情況下，實(shí)驗(yàn)中采用黑白圖片進(jìn)行仿真（黑色、白色灰度值分別為0和255）。

實(shí)驗(yàn)中，通過普通攝像頭拍攝的畫面來模擬站內(nèi)的監(jiān)控?cái)z像情形。實(shí)驗(yàn)顯示，由于畫面中物體的復(fù)雜花紋對(duì)人的視覺影響很大，人們無法將注意力集中在圖像發(fā)生變化的區(qū)域中，在這種情形下，就不得不依靠智能算法來解決這個(gè)問題。

三、時(shí)間差分法

由實(shí)驗(yàn)可知，由于手機(jī)電池的出現(xiàn)使監(jiān)控畫面出現(xiàn)了變化，通過對(duì)畫面進(jìn)行的對(duì)比、減除運(yùn)算，得到了一系列圖像，實(shí)驗(yàn)者通過肉眼能夠看到，經(jīng)過圖像的時(shí)間差分，殘差圖像中只有電池出現(xiàn)的位置的圖像亮度有明顯變化。

將5幅殘差圖像分為16×16的柵格形式進(jìn)行對(duì)比，針對(duì)每個(gè)柵格的灰度值取和，對(duì)灰度值超過一定閾值的柵格進(jìn)行記錄，可獲得其坐標(biāo)信息，同時(shí)發(fā)出提示信號(hào)，對(duì)數(shù)值進(jìn)行記錄。

再對(duì)一系列數(shù)值進(jìn)行分析可知，時(shí)間差分法就是利用連續(xù)的圖像序列中幾個(gè)相鄰幀之間的時(shí)間差分，用閾值來提取出視頻圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方法。五幀差分的方法就是當(dāng)某一個(gè)像素在連續(xù)五幀視頻圖像上均有相當(dāng)程度的變化（及大于設(shè)定的閾值時(shí)），便確定該像素屬于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

通過上述數(shù)據(jù)便不難看出，使用肉眼看到的結(jié)果與時(shí)間差分法判斷的結(jié)果是基本吻合的。在畫面局部發(fā)生較大變化的時(shí)候，部分柵格的灰度值將會(huì)發(fā)生劇變，其值接近殘差圖像灰度平均值的10倍左右，這個(gè)時(shí)候應(yīng)當(dāng)及時(shí)輸出提示信號(hào)，提醒工作人員注意；當(dāng)畫面特別明顯變化的時(shí)候，即使攝像頭出現(xiàn)輕微抖動(dòng)，柵格變化的最大值也僅為殘差平均值的2倍左右，變化較平穩(wěn)，此時(shí)不適合進(jìn)行提示報(bào)警；由于出現(xiàn)的亮度變化（陽(yáng)光照射角度的改變導(dǎo)致陰影變化或陰天下雨等天氣變化）導(dǎo)致殘差圖像整體變化較為劇烈時(shí)，圖像柵格變動(dòng)幅度極大，同時(shí)較接近柵格灰度平均值，信號(hào)反應(yīng)較為強(qiáng)烈。

時(shí)間差分運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，但是一般不能完全提取出所有相關(guān)的特征像素點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)實(shí)體內(nèi)部容易產(chǎn)生空洞現(xiàn)象，只能夠檢測(cè)到目標(biāo)的邊緣；而且當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般來說時(shí)間差分方法將會(huì)失效。

所以，在動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能應(yīng)用上可綜合采用不同的方法以達(dá)到最佳檢測(cè)效果。

四、結(jié)語(yǔ)

通過以上的論證和仿真實(shí)驗(yàn)可知，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)擁有較高智能的處理能力。在氣田井站建設(shè)中，應(yīng)充分把握好其特有的優(yōu)點(diǎn)，加以發(fā)揮利用，使數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為“千里眼”以及“順風(fēng)耳”，為油田的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。