基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

楊宗衡

摘要：文章首先對監(jiān)控報警系統(tǒng)發(fā)展進行了概述，進而對基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的整體框架進行了簡單的介紹；最后分快速HLS算法、多幅圖像對比方法、告警模塊3部分詳細分析了基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的具體方案。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；智能視頻；監(jiān)控；報警系統(tǒng)；設(shè)計；應(yīng)用

信息技術(shù)的快速發(fā)展，給人民的生活帶來了巨大的變化，在提升人民生活質(zhì)量同時也促進了整個社會的整體發(fā)展。而基于信息技術(shù)快速發(fā)展興起的視頻監(jiān)控也在社會的各個行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的人工實時監(jiān)控的視頻監(jiān)控模式，在新時代逐漸顯現(xiàn)出越來越多的缺點，而基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)，逐漸受到人們的重視并且在實際應(yīng)用中也發(fā)揮出了具體的作用。基于此，文章圍繞嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)為中心，分3部分展開了細致的分析探討，旨在提供一些該方面的理論參考，以下是具體內(nèi)容。

1.視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)發(fā)展概述

信息技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展催生了智能視頻監(jiān)控技術(shù)，智能視頻監(jiān)控技術(shù)是在計算機的邏輯計算能力之下，進行人類大腦的模仿，進而對錄制的視頻進行了判斷和處理，達到人工監(jiān)控視頻一樣的效果。智能視頻監(jiān)控技術(shù)的出現(xiàn)解放了人工監(jiān)控這一枯燥而又無味的職業(yè)，同時也提升了視頻監(jiān)控的效率和質(zhì)量，在未來也必然還會不斷向前發(fā)展。

對于基于智能視頻監(jiān)控技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)而言，其在發(fā)展歷程上主要經(jīng)過了3個歷程。第一代，在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置上，主要由模擬監(jiān)視器、模擬攝像機以及模擬錄像設(shè)備等組成，通過對模擬信息的傳輸實現(xiàn)實時的監(jiān)控，但是其自身存在著諸多不足之處；第二代為數(shù)字式的監(jiān)控系統(tǒng)，其是在數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展的背景下產(chǎn)生的，主要由視頻采集卡、攝像機以及PC機組成，工作流程為攝像機進行視頻的錄制，通過視頻采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的信號，進而再傳輸?shù)絇c端進行處理，但是該技術(shù)并不能進行自動報警；目前是已經(jīng)發(fā)展到了第三代，其在組成上主要由智能分析儀、數(shù)字?jǐn)z像頭組成，并且還和以太網(wǎng)進行連接，可實現(xiàn)自動報警。工作流程為攝像機錄制的視頻，在經(jīng)過目標(biāo)算法后可測出其中的可疑部分，進而系統(tǒng)會自動進行報警，該監(jiān)控技術(shù)在精度上有很大的提升。

2.基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的整體框架

本文在基于嵌入式系統(tǒng)之上所設(shè)計的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)，具體工作流程為：首先依托于具備特定功能的攝像頭實現(xiàn)長時間的定位監(jiān)控工作，進而在監(jiān)控的過程中，監(jiān)控系統(tǒng)對攝像頭所采集到的圖像進行處理、分析以及自動判斷，進行報警作業(yè)，并且可以根據(jù)判斷的條件有針對性地進行后續(xù)工作。例如，當(dāng)攝像頭拍攝到有入侵者進入時，系統(tǒng)會自動對拍攝到的照片進行保存，進而作為后期的破案線索，并且在系統(tǒng)判斷為入侵者后，會通過網(wǎng)絡(luò)進行自動報警，進而讓相關(guān)的保安人員能夠盡快到達現(xiàn)場，以避免可能出現(xiàn)的人身傷害和財產(chǎn)傷害。本文設(shè)計的具體基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

該系統(tǒng)在具體的工作流程上分為6個步驟：第一步，首先開始系統(tǒng)的運行，對攝像頭等設(shè)備進行初始化設(shè)置；第二步，將攝像頭獲取的圖像信息通過HLS算法進行模型轉(zhuǎn)化，提供出H分量的圖像；第三步，根據(jù)采集得到的結(jié)果判斷是否出現(xiàn)了攝像頭移動現(xiàn)象，如果出現(xiàn)則重新進行背景值的提取，如果不存在移動現(xiàn)象，則系統(tǒng)進行圖像的對比分析；第四步，通過對圖像差異化的分析，獲取兩張圖像的差異值；第五步，系統(tǒng)通過根據(jù)差異值判斷是存在入侵者，如果存在，則直接將圖像進行保存和傳輸至告警系統(tǒng)，如果不存在則回到第二步進行循環(huán)；第六步，告警系統(tǒng)在接收到存在入侵者信息后，發(fā)出報警信息。

3.基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)的具體方案

3.1快速HLS算法

在具體的系統(tǒng)設(shè)計方案上，文章針對紅綠藍三原色分量彩色模式算法以及傳統(tǒng)HLS（色相、亮度、飽和度）中存在的不足提出進一步改善的快速HLS算法。在紅綠藍三原色分量彩色模式算法使用中，攝像頭對外界的光線變化十分敏感，因此在計算數(shù)值上會存在很大的差異。而傳統(tǒng)HLS算法采用的是浮點數(shù)計算模式，進而在后期的系統(tǒng)處理中會存在諸多的不便之處。在改善的快速HLS算法中實現(xiàn)了在HLS進行動態(tài)的變化過程中，將色相值乘以84，進而保障色相值能夠轉(zhuǎn)化為差異幅度更大的一個整數(shù)值，保障其取值位于系統(tǒng)的高效處理范圍內(nèi)。在新HLS算法之下整個計算的過程更為簡易化，同時在計算效果上也能夠極佳地將亮度所引起的拍攝影響給抵消，對于整個監(jiān)控過程中的異常情況判別有一定的支撐效果，在提升監(jiān)控精度和畫面質(zhì)量上都能取得更好的效果。

3.2多幅圖像對比方法

在傳統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)中往往會因為攝像頭的位置和角度的移動問題導(dǎo)致監(jiān)控效果得不到保障。在智能監(jiān)控系統(tǒng)對入侵者進行判斷時，依托的是對圖像的差異化比較，這也就意味著如果在監(jiān)控的過程中攝像的位置和角度出現(xiàn)了變化，那么在整個拍攝畫面中，背景的變化就會十分巨大，因此系統(tǒng)就可能會錯誤地認為是有入侵者進入，繼而發(fā)生錯誤報警的問題。為了避免這一問題的發(fā)生，文章此處提出多幅圖像對比法，在系統(tǒng)對監(jiān)控圖像進行對比中，如果發(fā)現(xiàn)兩次圖像的對比有90%以上都存在差異，則系統(tǒng)會自動對背景進行重新設(shè)定。

3.3告警模塊

在智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)中報警模塊十分重要，在監(jiān)控工作中如果系統(tǒng)甄別出了入侵者就會連續(xù)采集和保存3張照片，并將其傳輸至告警模塊。而對于告警模塊而言，為了最大化提升其使用的便捷性，可以在自身的設(shè)置上針對不同的用戶需求提供不同的告警模式。如可將入侵者的照片傳輸至中央服務(wù)器并且觸發(fā)警鈴；發(fā)送緊急郵件到特定的郵箱中；對于具有戶內(nèi)終端的小區(qū)還可以將圖像傳輸至室內(nèi)終端，并觸發(fā)警鈴；此外可以將告警信息通過短信的模式，發(fā)送至特定的號碼上，完成告警作業(yè)。

4.結(jié)語

綜上所述，智能視頻監(jiān)控是在計算機的邏輯計算能力之下，進行人類大腦的模仿，進而對錄制的視頻進行了判斷和處理，達到人工監(jiān)視視頻同樣效果的一種新型監(jiān)控技術(shù)。而在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程上經(jīng)過3代的替換，目前已經(jīng)發(fā)展成了一種較為成熟的智能監(jiān)控系統(tǒng)。文章提出了一套基于嵌入式系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)整體設(shè)計方案，并且從快速HLS算法、多幅圖像對比方法、告警模塊3個方面提出了進一步的優(yōu)化措施。希望本文所提出的設(shè)計方案和理念可以給相關(guān)的企業(yè)和學(xué)者以啟迪和參考，進而設(shè)計出的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠顯著提升安保的準(zhǔn)確率，同時也降低安保的成本投入。