陽臺危險行為報警系統(tǒng)的研究

張鑫楊

摘 要：陽臺危險行為報警系統(tǒng)是借助攝像設(shè)備采集圖片與自制圖片庫進(jìn)行危險動作匹配的報警裝置，通過實時監(jiān)控保護(hù)孩子生命安全和居民財產(chǎn)安全。該裝置有兩個功能，防止兒童在陽臺玩耍時不慎墜落和盜賊從陽臺進(jìn)入屋內(nèi)進(jìn)行盜竊。設(shè)備的工作原理是通過攝像頭提取照片，經(jīng)過OpenCV進(jìn)行圖片人物背景分離和輪廓識別，判斷是否需要報警。實驗結(jié)果表明：裝置識別危險動作的準(zhǔn)確度較高。

關(guān)鍵詞：圖像處理 輪廓識別 圖像采集 OpenCV

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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，裝置自動開啟圖像分析，一旦孩子接觸護(hù)欄并且腳部抬起，裝置立刻信號接收端反饋報警信息，及時解除危險。除此之外，通過檢測人體被遮擋的程度來斷定是否為盜賊潛入陽臺。它的原理非常巧妙，無論盜賊從樓下或者樓上潛入陽臺，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被護(hù)欄或者陽臺遮擋，通過系統(tǒng)分析是否為盜竊，如是，將報警信息反饋給主人。裝置工作流程圖如圖1所示。

2 圖像提取

2.1 設(shè)定危險動作

在分類器中輸入典型的危險行為，通過分析兒童的實際動作，與分類器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，當(dāng)兒童的動作與分類器中危險動作相似度達(dá)到一定程度，將危險信號發(fā)送至報警終端，進(jìn)行危險報警。

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程的一個環(huán)節(jié)，主要作用是對拍攝獲得的原始圖片作矩形抽出和圖像壓縮。經(jīng)過矩形抽出后的圖片的內(nèi)存空間會得到極大的減少，再配合適當(dāng)?shù)膱D像壓縮技術(shù)輸出圖片文件。在現(xiàn)有的實時控制器的硬件水平下，文件輸出可以節(jié)省大量時間。

2.3 矩形抽出原理

矩形抽出原理是基于背景分離的原理。因為通常攝像頭拍攝的場景都是可以分為前景和背景的，而且對于該裝置，背景都是固定不變的。人在某個時刻進(jìn)入背景成為前景對象，經(jīng)過圖片流差異對比，我們就可以從整個畫面中抽取出前景對象，實現(xiàn)背景分離的效果。Open CV的cvaux模塊中就提供兩類的用于計算背景差分的函數(shù)。計算圖像的像素基本統(tǒng)計量來實現(xiàn)差分分析的。模型公式如下：

3 輪廓識別

3.1 輪廓矩

3.3 Hu矩

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

4 實驗結(jié)果與分析

該裝置進(jìn)行了150次實驗及大量的危險動作圖片模擬識別，其中報警率最高圖片如圖2所示。

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

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