杜俊蓉延邊大學(xué)

論基于數(shù)字圖像處理的智能監(jiān)控系統(tǒng)

杜俊蓉
延邊大學(xué)

監(jiān)控系統(tǒng)是國家、城市、企業(yè)、單位以及家庭各領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的設(shè)施，具備查詢、收集、提取、保存、跟蹤、分析等功能。而傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用主要是依托信息記錄以及事后分析來完成監(jiān)控目的，大量的數(shù)據(jù)增大了工作量，并且需要足夠的人力來完成工作，同時(shí)監(jiān)控分析效果還不夠理想，很難滿足用戶要求。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，利用數(shù)字圖像處理的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效彌補(bǔ)上述不足，通過智能化自動(dòng)分析，使監(jiān)控信息更加準(zhǔn)確。

數(shù)字化；圖像處理；智能監(jiān)控；控制系統(tǒng)

利用智能視頻監(jiān)控功能可以實(shí)現(xiàn)對事物畫面拍攝與錄制，并經(jīng)過自動(dòng)調(diào)節(jié)與分析，并結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理、分析技術(shù)等功能可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警功能，更能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)異地信息狀況進(jìn)行視頻查詢，對分析事態(tài)趨勢有一定的輔助作用。同時(shí)有效的節(jié)省儲(chǔ)存設(shè)備容量空間，降低工作量。下面文章中將針對數(shù)字圖像處理的智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，對智能監(jiān)控技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)等進(jìn)行介紹。

一、智能監(jiān)控技術(shù)

智能化分析處理系統(tǒng)是智能監(jiān)控系統(tǒng)中主要應(yīng)用技術(shù)，在運(yùn)用過程中可以利用有很多種智能算法來對所收集的數(shù)據(jù)信息處理，這樣就大大的提高了目標(biāo)檢測技術(shù)功能，下面對智能檢測以及控制中的主要應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行介紹：

1、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測技術(shù)

運(yùn)用目標(biāo)檢測技術(shù)主要是針對用戶所需要了解的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的提取，在視頻圖像列表中將指定提取的內(nèi)容從背景圖像內(nèi)截取，該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用特點(diǎn)是可以對目標(biāo)視頻分類、跟蹤、分析等提供可參考的數(shù)據(jù)依據(jù)。但是由于時(shí)間、背景、環(huán)境之間有著互變的關(guān)系，隨著時(shí)間的變動(dòng)，背景圖像的清晰度以及環(huán)境都會(huì)經(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這樣就會(huì)使檢測效率相對降低。當(dāng)前時(shí)間差分法、光流法以及背景排除法是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測技術(shù)中常用的方法。

2、目標(biāo)跟蹤技術(shù)

目標(biāo)跟蹤技術(shù)是針對用戶指定的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，跟蹤技術(shù)為用戶了解視頻監(jiān)控中某一運(yùn)動(dòng)區(qū)域的全程信息有很大的幫助，可以說目標(biāo)跟蹤技術(shù)是智能監(jiān)控系統(tǒng)中重要的應(yīng)用技術(shù)之一。目標(biāo)跟蹤主要分為四種，分別是：特征跟蹤、輪廓跟蹤、外表跟蹤和特征跟蹤，四種跟蹤方法都有各自的跟蹤原理與依據(jù)，其中特征跟蹤中還需要包括特征提取和匹配環(huán)節(jié)，才能夠促進(jìn)特征跟蹤效果更佳。

3、行為模式分析技術(shù)

行為模式分析技術(shù)是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中重要的組成部分，目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被視頻監(jiān)控技術(shù)研究中心作為重點(diǎn)研究的對象。該技術(shù)可以在海量信息與數(shù)據(jù)中進(jìn)行全方位分析，其分析準(zhǔn)確度非常高。在行為模式分析技術(shù)應(yīng)用過程中，它可以有效規(guī)避一些無用的信息，根據(jù)用戶需求，直接有效的進(jìn)行相關(guān)信息提取。對發(fā)現(xiàn)問題具有及時(shí)性，更能夠有效對預(yù)發(fā)事件進(jìn)行分析，提高監(jiān)控水平，使信息更具有真實(shí)性與準(zhǔn)確性，行為模式分析技術(shù)可以將傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的事后查詢功能成功的轉(zhuǎn)變現(xiàn)代事前預(yù)測功能，降低異常事項(xiàng)發(fā)生幾率，突出視頻監(jiān)控系統(tǒng)的性能特點(diǎn)。

4、視頻檢索技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)具有自動(dòng)篩選功能，可以將用戶想要得知的視頻片段從大量的數(shù)據(jù)中有效提取。目前，我國視頻監(jiān)控研究中心針對這項(xiàng)技術(shù)還在不斷研究中，著重對識別和描述圖像所應(yīng)用到的元素進(jìn)行研究，例如：顏色、形狀、紋理等多方面相關(guān)元素。能夠?qū)︾R頭邊緣進(jìn)行有效檢測，同時(shí)還能夠?qū)κ挛镞\(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行恢復(fù)與重構(gòu)。

5、圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)主要應(yīng)用于對監(jiān)控現(xiàn)象的靜態(tài)拍攝，并能夠?qū)λ臄z的圖像進(jìn)行有效處理，可以實(shí)現(xiàn)圖像畫面增強(qiáng)、灰度、變換、剪切、編輯、分割等處理，同時(shí)還能夠利用形態(tài)學(xué)進(jìn)行分析，對特征提取有很好的效果。利用模式識別技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像處理技術(shù)的識別功能，這樣就加大了圖像處理技術(shù)對監(jiān)控信息的判斷能力。

6、智能存取技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)作用的發(fā)揮主要以圖像處理技術(shù)對所拍攝圖像處理的結(jié)果為基礎(chǔ)，能夠分析出某一時(shí)段中監(jiān)控系統(tǒng)是處于錄制狀態(tài)還是拍攝狀態(tài)，還能夠?qū)ε臄z與錄制進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對視頻分辨率、時(shí)間等方面的進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

7、智能控制技術(shù)

根據(jù)圖像處理分析結(jié)果，通過控制運(yùn)動(dòng)控制器，控制云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)地跟蹤監(jiān)控目標(biāo)．并通過聲光報(bào)警，或拔打值班人員電話，發(fā)送異常狀態(tài)信息。

二、智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

1、智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件成本的不斷降低，智能監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件價(jià)格已大幅度減低，利用計(jì)算機(jī)作為主要的控制中心已成為可能。采用大容量的硬盤來存儲(chǔ)實(shí)時(shí)攝取的靜態(tài)圖像及視頻數(shù)據(jù)，通過對圖像進(jìn)行壓縮和灰度化處理，可以大大節(jié)省磁盤空間。通過設(shè)置無異常場景圖像、舊圖像自動(dòng)刪除的周期，現(xiàn)代硬盤完全可以無須更換就可以使系統(tǒng)長時(shí)間地工作。

2、智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

主要由定時(shí)器、鍵盤及紅外探頭觸發(fā)模塊，圖像管理模塊，圖像存儲(chǔ)模塊，圖像查詢模塊，圖像分析模塊，圖像傳輸模塊，圖像處理算法模塊等功能模塊組成．其中圖像管理模塊可以實(shí)現(xiàn)視頻或圖像的分辨率管理及控制；信號源設(shè)置；壓縮率級灰度化處理；圖像備份及圖像刪除等功能．圖像查詢模塊可實(shí)現(xiàn)按文件名查詢，按日期時(shí)間查詢，多條件鏈接查詢，異常事件查詢等。進(jìn)行圖像處理的關(guān)鍵是：鎖定靜態(tài)內(nèi)存，獲得內(nèi)存指針；創(chuàng)建用戶自己的圖像緩沖區(qū)；將靜態(tài)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀入圖像緩沖區(qū)，對內(nèi)存中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，圖像保存或圖像回顯。

三、侵入圖像偵測的方式和實(shí)現(xiàn)算法

數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于分辨率高，并且可調(diào)．對于智能監(jiān)控和自動(dòng)化監(jiān)控是最理想的首選。侵入圖像偵測的原理是，把監(jiān)視場景的背景圖像或前一時(shí)刻的圖像作為監(jiān)控的原始標(biāo)準(zhǔn)圖像，監(jiān)控過程中如果有侵入事件發(fā)生，那么這幅作為標(biāo)準(zhǔn)的圖像就會(huì)發(fā)生變化。即攝入的圖像在部分像素上與原背景圖像相比發(fā)生了一定的變化，而根據(jù)兩幅圖像的變化率大小和變化分布特點(diǎn)區(qū)域，利用一定的判定規(guī)則、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法，就可以判斷侵入事件發(fā)生的真?zhèn)?。從而使系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入最佳分辨率，最佳間隔時(shí)間的圖像拍攝及影像錄制，或報(bào)警提示或其他處理例程。

結(jié)語

本文數(shù)字圖像處理智能監(jiān)控系統(tǒng)，克服以前系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)，更具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，反應(yīng)速度更快，外存儲(chǔ)器容量要求小，智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)。為分散式小型監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)簡易而方便的構(gòu)建方案。它適應(yīng)于不同層次的家庭防盜、小區(qū)保安、醫(yī)療監(jiān)視和教學(xué)等。

[1]郝麗敏.基于數(shù)字圖像處理的智能交通控制系統(tǒng)的研究[J].武漢理工大學(xué),2012;

[2]劉超.基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的智能瑕疵檢測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].吉林大學(xué),2014

[3]李戈.基于數(shù)字圖像處理的智能檢測系統(tǒng)，山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013年06期