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摘 要：陽(yáng)臺(tái)危險(xiǎn)行為報(bào)警系統(tǒng)是借助攝像設(shè)備采集圖片與自制圖片庫(kù)進(jìn)行危險(xiǎn)動(dòng)作匹配的報(bào)警裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)孩子生命安全和居民財(cái)產(chǎn)安全。該裝置有兩個(gè)功能，防止兒童在陽(yáng)臺(tái)玩耍時(shí)不慎墜落和盜賊從陽(yáng)臺(tái)進(jìn)入屋內(nèi)進(jìn)行盜竊。設(shè)備的工作原理是通過(guò)攝像頭提取照片，經(jīng)過(guò)OpenCV進(jìn)行圖片人物背景分離和輪廓識(shí)別，判斷是否需要報(bào)警。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：裝置識(shí)別危險(xiǎn)動(dòng)作的準(zhǔn)確度較高。

關(guān)鍵詞：圖像處理 輪廓識(shí)別 圖像采集 OpenCV

中圖分類(lèi)號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0019-02

1 裝置的工作流程

當(dāng)孩子進(jìn)入監(jiān)控范圍，裝置自動(dòng)開(kāi)啟圖像分析，一旦孩子接觸護(hù)欄并且腳部抬起，裝置立刻信號(hào)接收端反饋報(bào)警信息，及時(shí)解除危險(xiǎn)。除此之外，通過(guò)檢測(cè)人體被遮擋的程度來(lái)斷定是否為盜賊潛入陽(yáng)臺(tái)。它的原理非常巧妙，無(wú)論盜賊從樓下或者樓上潛入陽(yáng)臺(tái)，盜賊的身體都是從頭或者腳逐漸暴露在監(jiān)控下的，盜賊身體的局部也會(huì)被護(hù)欄或者陽(yáng)臺(tái)遮擋，通過(guò)系統(tǒng)分析是否為盜竊，如是，將報(bào)警信息反饋給主人。裝置工作流程圖如圖1所示。

2 圖像提取

2.1 設(shè)定危險(xiǎn)動(dòng)作

在分類(lèi)器中輸入典型的危險(xiǎn)行為，通過(guò)分析兒童的實(shí)際動(dòng)作，與分類(lèi)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)兒童的動(dòng)作與分類(lèi)器中危險(xiǎn)動(dòng)作相似度達(dá)到一定程度，將危險(xiǎn)信號(hào)發(fā)送至報(bào)警終端，進(jìn)行危險(xiǎn)報(bào)警。

2.2 圖像預(yù)處理

圖像預(yù)處理邏輯上是圖像分析處理過(guò)程的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要作用是對(duì)拍攝獲得的原始圖片作矩形抽出和圖像壓縮。經(jīng)過(guò)矩形抽出后的圖片的內(nèi)存空間會(huì)得到極大的減少，再配合適當(dāng)?shù)膱D像壓縮技術(shù)輸出圖片文件。在現(xiàn)有的實(shí)時(shí)控制器的硬件水平下，文件輸出可以節(jié)省大量時(shí)間。

2.3 矩形抽出原理

矩形抽出原理是基于背景分離的原理。因?yàn)橥ǔz像頭拍攝的場(chǎng)景都是可以分為前景和背景的，而且對(duì)于該裝置，背景都是固定不變的。人在某個(gè)時(shí)刻進(jìn)入背景成為前景對(duì)象，經(jīng)過(guò)圖片流差異對(duì)比，我們就可以從整個(gè)畫(huà)面中抽取出前景對(duì)象，實(shí)現(xiàn)背景分離的效果。Open CV的cvaux模塊中就提供兩類(lèi)的用于計(jì)算背景差分的函數(shù)。計(jì)算圖像的像素基本統(tǒng)計(jì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)差分分析的。模型公式如下：

3 輪廓識(shí)別

3.1 輪廓矩

3.3 Hu矩

我們可以直觀地看到每個(gè)圖像對(duì)應(yīng)的3個(gè)Hu矩。當(dāng)階數(shù)變高時(shí)，Hu矩一般會(huì)變小。根據(jù)定義，高階Hu矩由多個(gè)歸一化矩的高階冪計(jì)算得到，而歸一化矩都是小于1的，所以指數(shù)越大，計(jì)算所得的值越小。使用Hu矩我們想要比較兩個(gè)物體并且判明他們是否相似。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

該裝置進(jìn)行了150次實(shí)驗(yàn)及大量的危險(xiǎn)動(dòng)作圖片模擬識(shí)別，其中報(bào)警率最高圖片如圖2所示。

在測(cè)試中，偶爾出現(xiàn)孩子原理欄桿處就報(bào)警的情況，我們?nèi)孕韪倪M(jìn)裝置的報(bào)警準(zhǔn)確度，精煉算法。雖然在裝置的研究過(guò)程中我們團(tuán)隊(duì)遇到了很多困難，但是我們一直堅(jiān)持著一絲不茍的態(tài)度。當(dāng)然，我們的裝置一定存在很多不足，我們?cè)谌蘸髸?huì)多加改正。

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