基于微機的攝像頭監控系統設計

于 洪，杜小丹，申建軍

（1.瓊州學院 海南 五指山 572200；2.成都大學 四川 成都 610106；3.重慶大學 重慶 400044）

計算機技術、通訊技術和網絡技術的高速發展，加快了數字監控系統取代模擬監控系統的步伐，數字化視頻監控已成為監控技術的必然趨勢。數字化監控不僅可以利用計算機網絡和先進的視/音頻壓縮、解壓縮技術遠程視頻監控，還可以根據報警功能需求設計靈活多樣的報警聯動，生成詳細的報警記錄和操作數據記錄庫，設計完整的系統用戶管理功能。

在考慮數字化監控系統的基本要求、靈敏度高、低成本和符合監控系統發展趨勢的基礎上，在普通PC機上運用高級語言編程實現了 “基于圖像識別的攝像頭監控系統設計”。當有入侵者入侵時，畫面發生變化，系統依靠圖像識別而不是依靠傳感器自動進行拍照，并發出警告。并且只在圖像有變化時記錄，可以節省大量的存貯空間。存貯的內容減少了，對于后期的查找也帶來了優勢，使得后期查找更方便快捷。

1 系統功能

筆者設計的系統由微機、攝像頭和軟件組成，主要功能和特點如下：

1）利用攝像對現場進行穩定、可靠的監控。并且監控精度可根據需要調整。

2）能夠實現智能化、自動化。只有在圖像發生變化時才自動記錄和報警，可以節省大量的存貯空間。

3）具有拍照功能。當出現異常情況時能將有關場景拍照下來，為日后分析提供影像資料，同時還提供時間信息。

4）具有完善的后處理能力。在設計系統內可以查看所拍攝的照片。

5）可靈活地實現由自動監控到人工監控的功能。

2 硬件設計

系統硬件構成如圖1所示。

筆者設計程序以微型計算機為設計原型，系統主機由一臺普通PC機加載軟件而構成。系統設計在兼顧高性能和低價格的綜合分析下，采用微型計算機硬盤作為存貯空間，一般在30 GB以上，這在當前的計算機配備中是非常容易達到的。選用穩定性能高的CPU以保證系統長時間地運行。攝像頭型號不限，當然精度高一些，監控效果會好一些。

3 主控程序框圖

圖1 監控系統硬件圖Fig.1 Hardware block diagram of supervise system

筆者設計系統的工作過程如下：在計算機的控制下，攝像頭開始工作。考慮到不同攝像頭需要不同的驅動程序，這樣設計出來的程序通用性比較差。所以本系統在設計上采取了比較通用的由微軟開發的API（avicap32.dll）來實現攝像頭的控制[1]。可實現對不同型號的攝像頭進行控制，不針對專門的型號的攝像頭，實用性、通用性更強、克服某些監控程序專門針對某種型號的攝像頭的缺點。攝像頭每隔一段時間采集圖像一次并存貯，并且間隔時間可調。接收到圖像后，系統先對圖像進行二值化處理，將彩色圖像處理成黑白圖像，并對特征點進行統計，然后對二幅圖像的特征點進行比較，若差值沒達到設計者預定的閾值，則繼續進行圖像采集，此時并不對圖像進行存貯記錄[2]。當差值達到設計者預定的閾值時，則系統自動啟動存貯記錄并啟動報警。當圖像停止變化時，系統會自動停止存貯和記錄，以節約存貯空間。系統程序圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖Fig.2 Flow chart of procedure

4 圖像識別研究

方案研究的重點在于如何實現識別到圖像變化的轉換，并自動啟動相應的程序。設計者讓計算機控制攝像頭每50 ms采集一幅現場圖像，并對兩幅圖像進行比較，但直接對兩幅圖像進行比較由于攝像頭的精度及存貯機制的問題，總是不能成功。于是考慮到將圖像進行二值化處理[3]，然后再進行特征點的讀取，最后將兩幅圖像的特征點進行比較，當比較值超過閾值時，程序開始自動報警并記錄。設計者將閾值設計成可以改變大小的，以適應不同的監控要求[4]。首先進行彩色圖像的二值化處理，二值化程序如下[5]：

For i=1 To width5 Step 5

For j=1 To heigh5 Step 5

rgb5=GetPixel（hdc5， i， j）

bBlue=Blue（rgb5＆H10000） And ＆HFF

bRed=Red（rgb5 And ＆HFF）

bGreen=Green（rgb5＆H100） And ＆HFF

y= （9798*bRed+19235*bGreen+3735*bBlue） 32768

Next I，J

二值化后，就可以對特征點進行提取了，對于提取的特征點進行比較，程序如下：

If y>75 Then

n2=n2+1

End If

對特征點統計后，就要進行比較了，如果比較結果達不到設計者設定的閾值，則系統不進行處理，繼續進行讀取圖像程序。如果比較結果差超過了設計者設定的閾值，說明有物體移動了，于是系統開始自動報警并記錄[6]。

If Abs（n1-n2） >HScroll1.Value Then

Beep

SavePicture Clipboard.GetData， "d：" ＆ Year （Now） ＆ "年"＆ ""＆ Month（Now）＆ "月"＆ ""＆ Day（Now）＆ "日"＆ "" ＆ "monit" ＆ Replace（Time， "："， "-"） ＆ ".bmp"

End If

當物體移動結束后，監控能自動停止記錄，減少存貯空間的占用量。方便以后的查找。

5 結束語

筆者設計的程序基于圖像識別的程序控制，使得程序不必一開始監控就進行無用的記錄，只有在圖像發生變化時才記錄，節省了大量的存貯空間。用戶不必裝配大容量的存貯介質，個人電腦就可以完成存貯，節約了財力，特別適用于小型用戶和家庭用戶。經過了大量的實際實驗，證明本程序是可靠、靈敏的，達到了設計效果。

[1]高昂，段念，何峰，等.Google API大全——編程·開發·實例[M].北京：電子工業出版社，2009.

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[3]湯一平，葉永杰，朱藝華，等.智能全方位視覺傳感器及其應用研究[J].傳感技術學報，2007，20（6）：1316-1320.TANG Yi-ping，YE Yong-jie，ZHU Yi-hua，et al.Research on intelligent omni-directional vision sensors and their application [J].Chinese Journal of Sensors and Actuators，2007，20（6）：1316—1320.

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[5]趙榮椿，趙忠明.數字圖像處理導論[M].西安：西北工業大學出版社，2000.

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