楊棚程

摘 要：文章從視頻監(jiān)控的意義、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)需求、云臺控制模塊與圖像采集顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及靜態(tài)背景下的運(yùn)動目標(biāo)檢測等方面展開討論，并對智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提出了一些見解。

關(guān)鍵詞：智能視頻：監(jiān)控系統(tǒng)：設(shè)計(jì)

0? ? 引言

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控的覆蓋范圍已經(jīng)很廣泛，而智能監(jiān)控?cái)z像頭的出現(xiàn)將如何去設(shè)計(jì)與應(yīng)用也成為各界人士所關(guān)注的重點(diǎn)。計(jì)算機(jī)信息+視頻監(jiān)控所衍生出的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)把攝像機(jī)的視頻加以科技化處理，把不重要的鏡頭刪除，自動提取有用的信息，在防范、預(yù)警以及檢測等功能上實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，視頻監(jiān)控可以代替人類的監(jiān)視，屬于一種輔助性道具。目前我國各行業(yè)對監(jiān)控系統(tǒng)的需求量不斷提升，就連很多人們的家里也安裝了攝像頭，已經(jīng)在一些銀行、商場以及交通路口等重要地段和人群聚集地設(shè)立，主要的方向就是放置在了容易出現(xiàn)危險(xiǎn)且注視不到的地方，以保障人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

1? ? 視頻監(jiān)控的意義

信息的傳輸和儲存方式有很多，這其中視頻就是主要的媒體，在計(jì)算機(jī)硬軟件快速發(fā)展并提升的背景下，目前通過技術(shù)能夠?qū)D像快速且高效地處理，這是基于普通功能的一種提升，在視頻中對圖像處理的效果也是在很大程度上有所提高[1]。從前在安防領(lǐng)域的監(jiān)控?cái)z像頭已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)水平提升基礎(chǔ)上逐漸普及到了社會各領(lǐng)域中，加上數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)以及智能化的應(yīng)用，雖然這種技術(shù)被一些超前的企業(yè)所運(yùn)用，但是市場上還是沒有相關(guān)的產(chǎn)品作為支撐?，F(xiàn)階段我國在數(shù)字化的研究上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，而諸如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和在線產(chǎn)品服務(wù)也相繼出現(xiàn)，這在很大程度上就能夠作為智能視頻監(jiān)控推出的重要載體。智能攝像頭的功能細(xì)化分析能夠分為10個(gè)：實(shí)時(shí)監(jiān)控功能能夠遠(yuǎn)程的呈現(xiàn)出捕捉的畫面;錄像功能能夠?qū)Σ蹲降漠嬅娑芜€原;報(bào)警功能可以對于一些意外事件利用事先制定好的設(shè)備進(jìn)行報(bào)警并全過程錄像;電子地圖功能可以讓用戶直接將把已存在的監(jiān)控?cái)z像頭調(diào)取出來并遠(yuǎn)程操控、數(shù)字矩陣功能就是可以遠(yuǎn)程的對攝像頭進(jìn)行上下左右?guī)讉€(gè)方向轉(zhuǎn)動，然后聚焦和切換位置等;用戶權(quán)限管理功能就是提前設(shè)置好操作的權(quán)限，用戶和管理員能夠有權(quán)利對其操作;日志管理功能是智能攝像頭監(jiān)控期間會把一些設(shè)置好并捕捉到的鏡頭記錄下來并生成日志，方便日后的查看;設(shè)備及端口參數(shù)設(shè)置可以根據(jù)應(yīng)用的環(huán)境和條件靈活調(diào)節(jié);顏色的設(shè)置功能是能夠根據(jù)監(jiān)控地的場合與光線等自由調(diào)節(jié)明暗程度;輔助功能是可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)當(dāng)中的一些特色功能。

2? ? 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)需求

傳統(tǒng)的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)相對來說比較被動，一般情況下都是對一個(gè)地方實(shí)施錄像，它有著持續(xù)的特性也就是能夠全天候的監(jiān)視某一場景，需要連接到一個(gè)監(jiān)視器如果區(qū)域比較大還要安裝多個(gè)攝像頭。從前都是利用在像銀行、保險(xiǎn)庫等重要的地方，這種傳統(tǒng)的系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，除了能夠?qū)嵭斜O(jiān)控也能報(bào)警，這從廣義上能夠?qū)ιa(chǎn)、市場以及交通運(yùn)輸?shù)确?wù)。雖然說能夠在一定程度上可以滿足于人們對于監(jiān)控的需求，但是它也存在著很多弊端，比方說監(jiān)控人員需要時(shí)刻注視著屏幕才能獲取其中的信息，對于一些關(guān)鍵點(diǎn)也要反復(fù)的查看分析與判斷才能找出來，如果說監(jiān)控點(diǎn)比較多的話那么是無法實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控的[2]。

2.1? 系統(tǒng)的需求分析

智能攝像頭的監(jiān)控系統(tǒng)需要在攝像頭、儲存卡這兩個(gè)功能的支持上才能將圖像信息采集并顯示，然后把這些都以圖像或者是文件的格式搜集并儲存才能用于永久性的觀看，否則一般只能自動的儲存7天，也就是說一星期內(nèi)的攝像頭可以調(diào)取，否則就會自動刪除騰出空間。要想讓攝像頭轉(zhuǎn)換其他角度的話需要操作人員手動控制，而且在運(yùn)動檢測模塊來獲取目標(biāo)然后定位，這些參數(shù)都可以為云臺攝像頭的驅(qū)動提供動力，然后獲取視頻當(dāng)中的各種信息。在搜集到圖像或者運(yùn)動數(shù)據(jù)以后，利用運(yùn)動檢測的方法來捕捉目標(biāo)，這樣一來云臺攝像頭的驅(qū)動就可以把參數(shù)折回。根據(jù)這些對監(jiān)控系統(tǒng)的分析可以將分為4個(gè)模塊，第一個(gè)是圖像的采集和顯示模塊、第二個(gè)是儲存模塊、第三個(gè)是云臺攝像頭的控制模塊、第四個(gè)是運(yùn)動檢測模塊[3]。

2.2? 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能攝像頭在系統(tǒng)的構(gòu)成上需要軟件支持，其中系統(tǒng)的構(gòu)成是以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、視頻采集技術(shù)以及固定攝像頭和云臺攝像機(jī)組成，而且兩個(gè)攝像頭都會連接到儲存和采集卡當(dāng)中，云臺攝像頭會直接與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生連接。對于系統(tǒng)當(dāng)中的硬件組成表現(xiàn)出的功能有兩個(gè)，第一個(gè)是CCD攝像頭的圖像采集，第二個(gè)是云臺攝像頭的控制體系。對軟件的設(shè)計(jì)也是分成4個(gè)模塊，即信息的采集和圖像顯示模塊、儲存模塊等。把捕捉到的圖像按照某種文件的形式定格，運(yùn)動中的圖像捕捉需要在計(jì)算法支持下才能提取，云臺攝像頭主要是通過控制才能完成全方位監(jiān)控的。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)始終攝像機(jī)需要有通信訊號作為載體才能把視頻安全地傳輸?shù)讲杉痛鎯ó?dāng)中，而信息和圖像的采集系統(tǒng)會把捕捉到的各種信息信號自動轉(zhuǎn)換成數(shù)字和視頻信號再傳輸，這種轉(zhuǎn)換的模式所輸出的數(shù)字與圖像能夠在計(jì)算機(jī)的顯示器上體現(xiàn)，或者是直接傳送到儲存卡，但是兩個(gè)工作無法正常進(jìn)行。另外系統(tǒng)能夠?qū)⒁呀?jīng)存儲的圖像進(jìn)行自動化監(jiān)測，而計(jì)算機(jī)則根據(jù)有效的計(jì)算和檢測方法把已經(jīng)計(jì)算出來的結(jié)果傳輸給控制攝像機(jī)的云臺，這樣就完成一個(gè)整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

除此之外，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)從先進(jìn)行、兼容性、擴(kuò)展性以及高效性等原則基礎(chǔ)上去設(shè)計(jì)，先進(jìn)行是要求技術(shù)的引進(jìn)，根據(jù)目前和未來計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)去對整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)。兼容性是根據(jù)用戶在不同區(qū)域和時(shí)期范圍內(nèi)對于攝像頭需求的數(shù)量去安裝，這一個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要保證設(shè)備和計(jì)算機(jī)硬件之間的接口與線路是否合理，而且最好是同一設(shè)備的廠家，避免不匹配的情況出現(xiàn)。另外對多個(gè)攝像機(jī)的存儲功能也要意識到，不能因?yàn)閮Υ娌蛔愣鴮?dǎo)致信息丟失。擴(kuò)展性就是在行業(yè)不同基礎(chǔ)上去合理設(shè)置系統(tǒng)，比方說安保行業(yè)就要開啟人臉識別系統(tǒng)、娛樂設(shè)施應(yīng)當(dāng)融入客流量監(jiān)控系統(tǒng)、銀行應(yīng)當(dāng)融入對資金統(tǒng)計(jì)的系統(tǒng)。而且在系統(tǒng)不斷升級的基礎(chǔ)上需要提供技術(shù)支持，在一些監(jiān)控系統(tǒng)升級以后還能夠?qū)⒐δ芷占暗介T禁和報(bào)警等方面。高效性是保證系統(tǒng)和軟件能夠快速且流暢，避免機(jī)器所造成的系統(tǒng)問題出現(xiàn)[4]。而在技術(shù)不斷推動的基礎(chǔ)上智能攝像頭當(dāng)中的功能逐漸強(qiáng)化，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要根據(jù)客戶的需求去融入，這樣才能體現(xiàn)出智能攝像頭的價(jià)值。

3? ? 云臺控制模塊與圖像采集顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1? 界面的設(shè)計(jì)

根據(jù)智能攝像機(jī)的功能需求展開分析，其中要是想實(shí)現(xiàn)對圖像和信息的采集并將其顯示出來，這就需要科學(xué)的格式并通過轉(zhuǎn)換或者修剪，一般都是通過應(yīng)玚掃描或者是幀掃描這兩種方式，而圖像的儲存也包括自動存儲或者是人工修改格式這兩種。

3.2? 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置

系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置分為3個(gè)步驟，對于參數(shù)當(dāng)中出現(xiàn)的變量也包括采集卡視頻信號、掃描、亮度、飽和度等。在設(shè)置系統(tǒng)信息的時(shí)候應(yīng)當(dāng)從調(diào)色板、文件信息以及申請文件內(nèi)存幾個(gè)方向設(shè)計(jì)。在使用采集卡所提供的函數(shù)時(shí)將已經(jīng)設(shè)置好的變量數(shù)值傳輸?shù)讲杉ó?dāng)中，然后再將其初始化，這樣就可以完成視頻的搜集和參數(shù)的設(shè)置。

3.3? 采集顯示模塊的實(shí)現(xiàn)

在采集圖像到儲存卡內(nèi)實(shí)施控制然后初始化完成后就可以開啟采集的功能，存儲卡在對圖像采集完成以后會自動的存在指定位置，而且在這一過程當(dāng)中把函數(shù)回調(diào)并將采集到的圖像都顯示出來，在此之前會先把圖像的大小格式都計(jì)算出來，然后才會進(jìn)行下一步的鎖定儲存。最后把調(diào)整完的函數(shù)在緩沖區(qū)中把圖像的數(shù)據(jù)都放置進(jìn)去，并把數(shù)據(jù)、格式實(shí)施交換，解鎖之后才能把緩沖區(qū)中已經(jīng)交換的圖像數(shù)據(jù)顯示出來。

4? ? 靜態(tài)背景下的運(yùn)動目標(biāo)檢測

對于運(yùn)動目標(biāo)的檢測主要的目的就是能夠把區(qū)域內(nèi)變化的圖像能夠準(zhǔn)確地提取出來，這不論在什么類型的監(jiān)控?cái)z像頭當(dāng)中都是至關(guān)重要的一個(gè)問題。在監(jiān)控的區(qū)域中能夠通過智能化系統(tǒng)將其分成單模態(tài)與多模態(tài)這兩種，前者是處于什么環(huán)境之中，其中的條件并沒有太大變化，主要針對室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測。首先是時(shí)域差分法，它主要是對一個(gè)比較小的室間隔中圖像所采用的像素時(shí)間分割，能夠提取期間運(yùn)動的目標(biāo)，而且在區(qū)域中會捕捉指定的背景和運(yùn)動目標(biāo)。其次是背景差法，在目前圖像和它背景之間的差分，在提取其中的比值，以此把運(yùn)動的目標(biāo)分割出來。最后是光流場法，光流逝圖像的亮度，能夠把運(yùn)動表現(xiàn)出來，它在圖像的灰度模式上可以展現(xiàn)出其中的信息。光溜和運(yùn)動并不是一定對應(yīng)，但是一般來說可以認(rèn)為光流沒有區(qū)別，所以就能夠根據(jù)圖像中的運(yùn)動再去預(yù)估相對運(yùn)動。以上的闡述都是在靜態(tài)背景下才能利用的一種技術(shù)，背景差法測試目標(biāo)所得到的是目標(biāo)的位置，在固定的攝像頭和云臺攝像頭搜集圖像的區(qū)域內(nèi)采集信息會比較全面，而且其中的細(xì)節(jié)也都能極大地展現(xiàn)出來。

5? ? 結(jié)語

綜上所述，智能監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字圖像的處理技術(shù)上可以將實(shí)時(shí)視頻或者是文件的場景進(jìn)行分析，這樣就可以把運(yùn)動的目標(biāo)捕捉或者跟蹤，同時(shí)將其存儲，在24小時(shí)全天候監(jiān)控的基礎(chǔ)上就可以為工作人員減輕很多負(fù)擔(dān)。但是，目前在對智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用上還沒有徹底的普及，技術(shù)上也有著不足之處，所以這就要求相關(guān)的技術(shù)科研人員加強(qiáng)對這一方面的重視，并在不斷完善的基礎(chǔ)上為我國社會發(fā)展做出安全保障。

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（編輯 傅金睿）