基于圖像處理的遠程監控報警系統設計

張一楊

摘?要：監控報警系統是當今社會各個安防工作中采用的主要監控手段，隨著信息處理技術和電子技術的快速發展，彌補了傳統監控技術的靈敏度低、誤報率高等缺陷。針對傳統監控手段的缺陷，結合機器視覺技術，利用攝像頭采集監控，對其進行圖像處理和入侵識別，并將報警信息利用TC35模塊遠程傳送，實現遠程報警功能。

關鍵詞：圖像處理;監控;報警

中圖分類號：TB?文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.03.092

1?引言

監控報警系統已經廣泛地應用于生產和生活中的各類場所和領域。傳統監控報警系統多采用紅外監控、微波監控、模擬視頻監控等技術，存在靈活性低和較高誤報率的缺陷。本文對傳統的監控報警系統加以改進，采用基于機器視覺技術的自動報警系統，通過對所監視區域的實時監控，實現低誤報率和低漏報率的自動監控功能。

2?硬件系統

基于圖像處理技術的防盜報警系統設計劃分為軟件部分和硬件部分，硬件由攝像頭、上位機和TC35i無線傳輸模塊組成。

攝像頭對所監控的區域進行實時的圖像拍攝。拍攝到的圖像傳到上位機，由上位機識別軟件進行圖像處理和識別，識別到入侵信號后，通過串口控制TC35i模塊發送報警短信息。系統圖硬件結構如圖1所示。

3?軟件系統設計

監控系統的軟件部分是基于Visual Basic環境編寫的上位機，軟件完成對監控圖像的周期性采集，灰度變換、二值化和邊緣檢測以及入侵識別功能。

上位機在運行狀態下，周期性的對攝像頭拍攝的圖像進行采集，對被采集的圖像做預處理分析為識別入侵做特征量的準備，最后通過時幀差分法對前后兩幀圖像進行運算。根據運算結果與設定閾值的比較判斷是否有入侵信號，實現自動識別功能。程序流程圖如圖2所示。

3.1?圖像采集

在被監控區域安裝攝像頭并對監控區域進行圖像采集。本文選擇利用ezVidCap控件，上位機控制USB攝像頭對所監控區域進行拍攝，并利用cmdSaveDIB_Click過程對所拍攝圖像進行周期性采集、保存。

3.2?圖像灰度化、二值化

上位機采集并保存的圖像為彩色圖像，需要對其進行灰度化、二值化的處理。上位機根據位圖的結構和組成，定義圖像的寬度、高度和每一行圖像字節數等變量。使用GetObject函數獲取并計算出圖像的每個像素字節數Ps和總字節數Bs，通過為灰度圖像設定一個閾值K，灰度值小于K的像素置為0，灰度值大于K的像素置為255，實現fx二值化。

原理如下：

其中K為指定的閾值。

通過判斷對每個像素的每個字節賦值0或255，從而達到圖像灰度化、二值化的目的。

3.3?圖像邊緣檢測

圖像中的邊緣是目標圖像和背景圖像的分界線，用以區分目標和背景圖像。常用的邊緣檢測的算法包括Roberts算子、Sobel算子等，本文采用Roberts算子實現圖像的邊緣檢測。

邊緣的銳利程度由圖像灰度的梯度決定。梯度是一個向量，f指出灰度變化最快的方向和變化量。

3.4?時幀差分法

利用時幀差分法對前后兩幀圖像進行對比，記錄幀圖像內字節數值為255的字節個數，對其做差，并把結果與預先設定的閾值進行比較。如果結果大于閾值，上位機就會打開串口報警。否則，繼續進行比較。閾值的選取是通過大量實驗數據得到，經過對不同場所的圖像采集及預處理，統計出不同場所下像素值255的像素個數，其范圍表如表1所示。

表1是不同實驗環境下有人與無人時圖像比較結果，運算結果在可作為閾值設定的依據。

3.5?自動報警

如果時幀差分法得到的結果大于閾值，就會打開串口，向TC35i模塊發送AT指令，進行自動報警。需要報警的時候，上位機將報警短信發送至當前發送號碼。當報警成功后，界面的網絡提示框會顯示“號碼設置成功！請等待……”，當成功發送短信以后，界面網絡提示框會顯示“發送成功”。如圖3所示。

4?結論

本文對基于圖像處理技術的監控系統進行了分析和設計，利用攝像頭采集監控圖像并傳至上位機，上位機是軟件周期性采集單幀圖像，實現了單幀圖像的預處理，即圖像的灰度化、黑白化和基于Roberts算子算法的邊緣檢測。通過實驗得出合適的閾值，結合背景差分法對前后兩幀圖像進行對比，實現入侵判斷。確定入侵信息后，通過串口利用AT指令控制TC35i模塊發送短消息，實現遠程報警功能。

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