基于入侵檢測技術的遠程視頻控制

【摘要】基于嵌入式Linux軟件平臺（Fedora-14操作系統及Linux-2.6.30.4的內核）和ARM9硬件平臺，設計出了基于入侵檢測技術的遠程視頻及環境監測系統且具備短信實時報警功能。

【關鍵詞】入侵檢測；ARM嵌入式；視頻監控

引言

隨著社會安全防范意識越來越高，過去傳統視頻監控系統已經不足以滿足當今科技發展的要求，而且更新功能、維護設備的成本相對較高。而該監測系統在金融機構、無人看守的工業場所、居民住宅區等領域的監控優勢日益明顯，得到了廣泛的關注。傳統的視頻監控系統通過對被監測場所進行連續24小時錄像，并把錄像數據傳送到監控中心的電腦上，相關值班人員通過監視屏幕以判斷是否被被控場所是否被入侵，因該系統對被控場所進行實時錄像，需要巨大的硬盤存儲空間；同時該監控系統功能單一，監控場所在被入侵時無法自動識別并自動產生報警，需要安全保衛人員24小時監視屏幕，當監控點越多，需要投入大量的人力資源。而該系統設計出的是一套具有入侵監測性能的遠程視頻以及環境監控的系統，它的設計是基于嵌入式Linux操作系統[1]和ARM9硬件平臺（S3C2440芯片），優化了傳統的監控系統，一旦發現有人入侵，系統便會自動抓拍到入侵者的畫面繼而發出警報聲，從而提高了監視質量和檢測的速度也降低了安保守衛人員監視屏幕的視覺疲勞感，這樣也大大地降低了對硬盤空間大小的要求，且實時的將環境參量（如濕度、溫度等）記錄并繪制成曲線圖顯示，并能達到實時短信通知用戶。該系統終端還可以通過網絡組成樓宇視頻監控中心，特別適合靜態場所的入侵監控。

一、總體方案

二、系統硬件的設計概述

視頻監控終端采用CMOS攝像頭，視頻流的輸出格式是JPEG編碼。針對ARM9 2440硬件平臺，將該攝像頭進行交叉編譯寫進內核，這樣每次開機時，系統便會自動加載并開啟攝像頭。該終端的系統硬件平臺是選用2440核心板，主要是基于對開發工具以及開發成本還有處理器性能的考慮，其板載接口總類齊全，便于二次開發。在板載上接入USB無線網卡及GSM模塊即可構成遠程監控并發送短信的功能。加之在IO接口上接入各種傳感器，通過終端將采集到的數據通過Boa服務器[3]發送到網絡，即可組成一個環境監測系統

三、入侵檢測

入侵檢測技術[4]可自動對監控視頻圖像序列進行檢測，只要發現有入侵，系統便會馬上自動抓拍并發出警報聲。目前應用最廣的入侵檢測的方法主要有3種：背景減差法[4]、光流減差法[4]、幀間減差法[4]。由于幀間差法[4] 背景更新快且對光線場景變化不太敏感、能適應環境因素的動態變化，穩定性也好。考慮到嵌入式平臺下計算資源的有限性，最終選擇采用幀間減差法進行入侵檢測。該算法實現簡單，根據幀間的差分結果是否超過閾值來判斷是否有入侵，并在網頁上顯示入侵圖像[4]。

因為要將攝像頭抓拍到的圖像存儲為jpeg格式，所以必須先安裝jpeg的庫[5]。安裝好后，如果需要使用該庫，則需要在編譯應用程序時說明jpeg庫所在的目錄[5]。

基于GPL 2的Motion視頻監控系統具有在同一時間內接收多個攝像頭的視頻信號流和自動識別出被入侵的視頻信號流的功能，因此可及時對入侵者拍照記錄及迅速產生報警信號。同時，系統程序為基于Linux平臺下的開源移動圖像監測C語言編譯而成，具有較大的兼容性、靈活性，當把入侵的標志頁面放到網站服務器的對外服務目錄下，并在標志頁中插入入侵標志和警報聲，系統在檢測到被入侵信號時，將在監控中心的網頁上顯示入侵標志的同時發出報警聲以提醒安全保衛人員[6]。

四、傳感器模塊（DHT11溫濕度傳感器）

DHT11典型應用電路其電路的連接較簡單，上下位的連接只需占用控制器一個I/O口。建議接口連接時如果連接線的長度短于20米就用5K的上拉電阻，如果連接長度長于20米則要依據實際的情況來判定選用合適的上拉電阻[8]。

方式二：使用ad-hoc模式

在該模式下，手機不支持ad-hoc這種方式鏈接，所以只能通過筆記本電腦的無線與該模式下的USB無線網卡實現點對點的鏈接。同樣是通過編寫腳本文件，來實現該功能2.GSM模塊板載與GSM模塊的鏈接通信是由串口將二者相連。串行端口的本質是作為CPU與串行設備間的數據編碼轉換。該模塊采用西門子工業級的GSM模塊，能夠通過短信[8]的形式來傳遞數據，具有穩定工作，實時通信等優點。而當網頁監測到有入侵圖像的時候則發送短信給指定用戶。

六、網頁設計（手機版與PC版）

編寫一個網頁監控控制界面[10]，根據分辨率PC版與手機版的不同而分別設計。設計中分別設計有監控圖像采集界面、溫度查看按鈕、濕度查看按鈕、消除警報按鈕。

七、監控中心及測試運行結果

當監測到入侵時，監控終端的監控程序motion[6]就會立刻發出警報聲提醒安保人員同時發出指令將入侵標志網頁拷貝到網頁服務器的服務目錄下便于顯示入侵提醒標志。而監控終端的入侵提醒標志網頁，監控中心每隔1秒鐘就會去讀取一次。已經入侵情況如圖2所示。所采集到的數據，分別以曲線[11]的形式呈現出來，如圖3所示。

八、結論

本文構建了一個入侵檢測技術的遠程視頻監測控制系統[6]，該智能監測控制系統完全基于網絡技術，能通過瀏覽器對遠程監控點自動進行入侵檢測和報警以及及時發送短信的功能，方便地組成了多個監控點的樓宇視頻監控中心，也降低了安保守衛人員長時間監視屏幕的視覺疲勞感。而且該系統僅僅在有入侵時才會開啟抓拍功能，從而避免了以往傳統視頻監控系統24小時連續錄像需要巨大儲存空間的缺點。結果表明該設計方案運行可靠，尤其適用于銀行、安全場所、家庭等重要靜態場所的入侵監控。

參考文獻

[1]鳥哥的Linux私房菜 基礎學習篇（第二版）[M].人民郵電出版社，2009，12.

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[5]Independent JPEG Group，Independent JPEG Group Official Website[EB/OL].[2010-09-20].http：//www.ijg.org/

[6]JeroenVreekenMotionOfficialWebsite[EB/OL].[2010-09-20].http：//www.lavrsen.dk/foswiki/bin/view/Motion/WebHome.

[7]譚浩強.C程序設計（第2版）[M].清華大學出版社，2008：11.

[8]GSM模塊AT指令http：//wenku.baidu.com/link？=Kz_eo8d_MDaT12FHiQm7VCQdpGgluoXalQUCmoRlfyyQg6sEgv511s2akV7Oy6VGt2vfeK3W68vU_2CTmi9topNT3f6UYy2BRHG1jZR-ire.

[9]王千.實用電子電路大全[M].福建電腦，2004（08）.

[10]胡崧.HTML從入門到精通[M].北京：中國青年出版社，2007.

[11]豐海.嵌入式Linux系統應用及項目實踐[M].機械工業出版社，2012，11.