基于圖像自動網絡報警的軟件系統設計

袁小玲

（陜西財經職業技術學院 陜西 咸陽 712000）

基于圖像自動網絡報警的軟件系統設計

袁小玲

（陜西財經職業技術學院 陜西 咸陽 712000）

本文基于圖像處理技術設計自動網絡報警軟件系統，即監控區域可通過攝像頭獲取圖像信號，信號可經圖像采集卡轉化成計算機處理的型號，對所監控區域進行判斷，以查看是否有可疑目標闖入所監控區域并決定是否報警。所設計的自動網絡報警軟件通過全景拍攝所監控區域，可避免對測量單一采集點時出現的噪聲敏感性，最重要是降低了報警的漏報率和誤報率。

自動網絡報警；圖像處理技術；軟件；設計

傳統監控報警會安裝造某特定區域，一旦所采集到的物理量達到報警需求，即刻會想起警報。雖然反應迅速，安裝便利，然而這種裝置會單調噪聲極為敏感、只適用于小范圍區域，無法做到防止漏報和誤報兩方面兼得。基于圖像的自動網絡報警充分利用計算機計算和通信技術實現了遠程監控，系統可根據實際情況自適應調整，有效提高報警精度，降低漏報率和誤報率。

1 圖像處理技術和視頻監控系統相關概述

1.1 圖像處理

圖像處理是通過對圖像信息進行加工處理來滿足人的應用需求和視覺心理的行為。隨著信息技術的發展，延伸出數字圖像處理技術，指利用計算機或其他數字設備加工和處理圖像信息。目前我國工業生產、遙感、安全、醫學等各個方面領域都廣泛應用數字圖像處理技術，其中工業生產，體現在機械加工零件表面及自動化測量零件尺寸和應力分析彈力學照片等遙感可用于氣象監測、調查資源、農作物估產、環境污染監督、土地測繪等多個方面領域，雖然技術已經相對成熟，但要解決處理速度慢和數據量大等缺點。圖像處理在安全方面，則主要利用識別技術識別金融銀行支票、腳印及文字等，還可識別交通肇事汽車牌照。在醫學中應用利用圖像處理技術可實現安全方便、無痛的診斷治療，如CT技術和超聲等。

1.2 視頻監控系統

視覺是人類接受信息的主要來源，由于其具有生動、直觀和真實等特點，所以在安全領域中視頻監控占據較大比例。目前視頻監控系統正從數字系統和數控模擬系統混合應用向數字系統過渡。首先模擬監控系統，攝像機作為視頻電纜可連接監視器，其中包括單片機控制、計算機顯示圖像及人機界面友好等特點。然而該系統隨著快速發展的視頻監控系統也逐漸暴漏其缺點，如較差的系統擴展能力，如果已建好的系統要增加新的監控點就要涉及多個方面，以至于原有的系統不能添加新的設備。再例如該系統只適合用于小范圍的區域監控，同軸電纜是其主要傳輸工具，模擬視頻信號距離較短。如果出現距離較遠現象，信號較易出現延時和衰耗，降低圖像質量。其次數字監控系統，該系統克服了模擬監控的局限性，主要體現在可利用計算機網絡聯網，不需要重新布線，網絡寬帶可復用。基本上信號不會受到干擾，傳輸圖像數據還可在計算機網絡上實現，使圖像穩定性和品質得到大幅度提升。

2 基于圖像自動網絡報警的軟件系統設計方案

2.1 數字圖像處理

圖像處理系統作為一種處理多個圖像環節的計算機系統，其技術廣泛應用于多個領域，然而其圖像輸入設備、存儲設備中的圖像數據庫都類似于控制和執行處理與分析計算機。數字圖像處理不同于其他數據處理的地方在于其對圖像的顯示和龐大的數據處理量。例如在實施壓縮的情況下，一幀512x512像素的真彩色圖像需要224種顏色數的真彩色和780KBS的存儲量顯示。因此計算機圖像處理系統無論從硬件配置還是軟件環境都不同于其他計算機系統，所以可以形成單獨的計算機圖像處理系統。該系統由以下部分組成：①圖像輸入裝置；隨著數碼技術的普及，當前可以由數碼掃描儀、數碼相機、DVD和VCD等播放裝置的USB接口把圖像掃描到計算機中，還需附加IEEE1394接口和IEEE1394圖像采集卡。②內存；內存即存儲圖像，使其可以適時地在顯示器上顯示出來。通常圖像處理系統會采用8位處理一種色彩，最初多采用512X512像素，和256X256像素。③CPU；即計算機核心部位，主要對各種圖像進行處理。④圖像存儲部件；個人計算機硬盤可存儲數字化圖像數據，現在也能運用掃描儀從書刊或照片中將圖像輸入到計算機中或通過存有圖像的光盤下載獲取圖像。⑤顯示器；顯示圖像和命令的窗口。當前個人計算機的顯示器可選擇多種表示方式，如色彩，如像素等。

2.2 自動報警系統的軟件設計

WINDOWS2000系統其高穩定性和強大功能使其獲得廣泛應用，該平臺較易維護、升級及開發程序，其靈活性便于用戶使用。文中所研究的 VissualC++6.0開發語言源自MICROSOFT公司，是一種基于多種平臺的開發工具，在程序設計領域中有重要地位。在系統軟件設計初始化系統中，各個變量在對圖像采集程序進行編制時運用圖像采集卡，進而實現圖像采集。之后的圖像采集、輸入過程中，噪聲因素會影響圖像質量，因此要預處理所采集的圖像。可運用運動目標檢測算法對監控區域及預處理后的預想進行檢測，以此查看是否有人闖入監控區域范圍中，系統會在有人時發出警報，無人闖入則對下一幀圖像進行采集。

圖1 自動報警系統的軟件設計圖

3 基于圖像自動網絡報警的軟件系統設計

3.1 視頻處理

IPL可以在develpper.intel.com上下載解壓文件ipl.exe，其 中 共 有 opencv_core_bl_5.zip，opencv_apps_bl_5.zip 及opencv_calib_toolbox_bl_3.zip 3個 Winzip壓縮文件。在opencv_apps_bl_5.zip中有源代碼，還有一個工程文件“LKDemo為本文研究系統所用，只在其基礎上添加自己的代碼即可。其中有一個重要的類Ccamera在工程文件LKDemo中，類似“照相機”工具，是完成視頻捕捉、創建和初始化視頻窗口的基礎工作。視頻圖像的原始數據是開發者的重點，一個屬于Cimage類的GetFrame（）成員函數的作用就是獲得當前所捕獲窗口。在Cimage類中包含圖像信息及處理，除了有圖像的載入、長、寬、存儲等，還有m-img變量，可以說圖像的所有參數都在此結構體中。

3.2 智能識別目標

采集視頻圖像后就要判別監控區域圖像是否有異常現象，圖2為程序流程圖。

圖2 程序流程圖

首先差值圖像；要通過灰度化處理視頻圖像后再對兩幀圖像對應像素點的灰度值進行直接比較，每隔一定時間就刷新一次參考圖像。

其次語義推斷過程；由于燈光、火焰等亮度要高于人體亮度，尤其平均灰度具有一定的穩健性，因此可對出差值圖像中區域的平均灰度進行計算，之后根據經驗闕值將其分為兩個模塊處理，分別為火焰識別模塊和非法入侵對象識別，目的在于排除因光照因素帶來的誤報影響。在各種圖像處理技術中占據重要影響因素的就是光照，該因素也較難處理。本文所研究系統根據實際情況得知，部分緩慢變化的光照其參考圖像的差值圖像所得到的區域平均灰度較低且可以排除掉。對于突然變化的如閃電和燈光等光照，這種情況類似于火焰，因此可以將其放入到火焰中再做處理。通常語義推斷過程的實現形式為謂詞邏輯結合產生式規則，其中規則有以下幾點：①IF差值圖像區域平均差值≤闕值T2，THEN進入非法入侵物體對模塊進行識別；②IF差值圖像區域平均差值≤闕值T1，滿足當前監控區域無異常。

第三處理目標模塊；進入模塊后需進一步進行處理，要利用物體模板二值化處理差值圖像，目的在于檢測圖像中有無異常。將物體從背景中分離出后還需求出物體的拓撲和幾何特征，便于進一步決策。由于本文所研究系統對快速性和實時性有要求，若利用膨脹劑算法出二值圖像每個區域的面積，除了需要較大的堆棧，速度也不理想。往往在區域比較大時會出現堆棧不夠用的現象。由此一來，通過尺度濾波器處理后再對差值圖像中的個數的總面積進行計算，就可處理上述問題。

3.3 客戶端與服務器端之間的通信

服務器主要利用Winsdows Sockets和用戶實現通信，連接套接字時采用的是Csocket類，大部分客戶端需要往服務器發送監控圖像，因此其文件結構定義有幾下幾種：

最后創建服務器套接字；服務器應用程序中作為一個Internet服務器應用程序通過IP地址聯系客戶端，能連接多個防火防盜客戶端應用程序。圖3為該應用程序運行界面。服務器和客戶之間的通信處理方式較為相似，唯一不同的，服務器必須對多個來自客戶端的連接請求進行處理，要接收所連接的各個客戶端所發送的報警圖像并保存下來。所以在運行期間，服務器保持一個套接字來監聽來自客戶端的連接請求，一旦有新的客戶發出連接請求時要創建全新的套接字與該客戶保持連接并將其添加到指針鏈表中。因此服務器應用程序要派出兩個套接字類，一個用于管理連接，另一個用于管理監聽。服務器應用程序的運行界面狀態欄會在發生報警時顯示報警時間和具體來源。

圖3 應用程序運行界面

4 結束語

綜上所述，通過網絡實現報警在我國還屬于新型發展項目，主要因為在當前帶寬條件下實時傳輸大量圖像較為困難，需對圖像進行壓縮后才能連續動態播放圖像。本文所研究的軟件系統在未來應用中可做進一步完善，尤其隨著我國科技能力的增長，還能加入跟蹤運動目標及自動檢測等，因此對自動網絡報警的改進仍然是科研的重點。

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Automatic image-based network alarm software system design

YUAN Xiao-ling
（Shaanxi Vocational College of Finance and Economics，Xianyang 712000，China）

Based on the image processing technology designed to automatically network alarm software systems that monitor the area can get an image signal through the camera，and then by the frame grabber converts the signal into a type of computer that can be processed，and finally by the judge whether the monitored region into suspicious targets，and decide whether the police.The design of automatic network alarm monitoring software panorama shooting area，to avoid noise when measuring the sensitivity of a single collection point，the most important is to reduce the false negative rate and false alarm rate.

automatic network alarm；image processing technology；software；design

TN0

A

1674－6236（2016）18-0135-03

2015-03-23 稿件編號：201503313

袁小玲（1980—），女，陜西西安人，碩士，講師。研究方向：計算機軟件應用。