現代安防系統中數字圖像處理技術的應用研究

袁亞哲

摘要：傳統的安防系統入侵技術雖然在設備配置和維護要求上比較簡單，但整個安防系統的安全性有限。傳統的探測器往往是進行被動檢測，無法布防區域的狀態展開綜合分析。數字圖像處理技術的發展使得整個系統內部具有存儲機制，可以對每一幀圖像信息展開處理和壓縮，完成異常檢測，將異常信息保存為特定格式的數據記錄。文章基于現代安防系統的技術要求，分析數字圖像處理技術的應用模式，發揮其應有的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：現代安防系統；數字圖像處理技術；應用

中圖分類號：TU473中圖分類號? 文獻標志碼：A文獻標志碼

0 引言

社會已經邁入了數字化和網絡化的智能時代，很多智能化的產品和設備應運而生。在全民安防概念深入人心之后，數字圖像處理技術作為一種非常有效的安防輔助手段，在各個行業當中扮演了關鍵角色。時至今日，數字圖像處理技術已經成為功能強大的系統，朝著交互化和綜合化的趨勢不斷推進。因此，技術人員需要提升整個系統的功能和監控性能，提升安防系統的準確度。

1 現代安防系統的整體結構需求

1.1 系統綜合分析

在應用數字圖像處理技術之前，技術人員需要對現代安防系統的布設方案展開整體評估。安防系統最為普遍的防范措施就是配置各種類型的報警探測器，這類探測器的靈敏度較高，布設技術要求簡單，但也因此產生了一定的問題和缺陷。例如：為了達到較好安防的效果，需要在各個防范區域同時安裝探測器，布網范圍較大。另外，傳感器監測只能被動地在入侵產生之后，才能發現和報警，鑒別能力有限，并不能發揮聯動監控功能，無法用數據手段存儲關鍵信息證據。

未來的安防系統應該以智能化為根本要求自動監測區域，內環境存在異常后可以及時報警，將異常信息傳達給用戶端采取止損措施，而不需要額外部署種類較多的安防設備。除此之外，安防系統要基于圖像處理技術和機器學習技術等準確檢測出異常入侵和區域入侵信息，不產生過多的漏報和誤報問題。在功能定制和功能擴展方面，整個系統的設計需求全部應由用戶端進行定制，既可以在小區域內進行聯網監控，也可以在遠程進行大規模遙控，使得系統不受地理位置和區域的嚴格限制［1］。

雖然在數字圖像處理技術的幫助下，整個安防系統能夠發揮應有的功能和價值，但也要考慮可能存在的局限性，例如區域監控范圍、系統擴展能力和系統聯動等。未來的數字監控圖像系統將以視頻錄像為核心，充分利用數字視頻壓縮編碼技術來取代傳統的圖像分割，能夠具備多模塊處理能力，提升性能的穩定性和網絡擴展的范圍。在經過整合數字和模擬之后，可獲取兼容性較高的系統平臺，真正意義上實現開放式的數字圖像監控，也可以進行多級視頻管理。

1.2 系統方案選擇和技術要求

以企業的安防標準來說，企業的安防系統中需要進行視頻監控和基礎的防火防盜監控。傳統的系統配置了專門的攝像頭探測器、煙霧傳感器、火焰傳感器等終端設備，盡管技術要求較低，但安裝過程比較復雜且調試難度較大，機動性不足。如果能夠采用基于人工智能或是數字圖像處理技術的視頻分析算法，就可以在視頻監控的同時分析是否存在盜竊或異常入侵等事件。

現代企業的安防系統內部要配置對應的報警模塊。常見的報警系統信息傳輸方式有4種類型：有線網絡傳輸、無線網絡傳輸、專線網絡傳輸、公共網絡傳輸。其中，有線網絡傳輸的布線比較復雜，系統管理和系統維護難度較大；無線網絡的傳輸范圍有限；專線網絡一般應用于某些大型企業或工廠的報警信號傳輸。相比而言，公共網絡的主要構成以寬帶網為主，組網可單獨使用，具有較高的網絡普及率，能夠適合現代安防系統的信息傳輸和監控要求。在現代的網絡化媒體監控系統當中，安防系統不僅要有高性能的監控終端支持，而且要配備合理的數字圖像處理技術和多媒體信息傳輸網絡，實現各類視頻信息、音頻信息和數據信息的傳輸。在這一方面，國外的研究起步時間較早，已經配置了成熟的嵌入式攝像設備端口，采用小波壓縮方法性能良好。嵌入式技術的進一步發展，使得更多高性能的芯片能夠在數字圖像處理方面扮演關鍵角色。

為了提升安防系統的技術標準，技術人員通常會選擇數字圖像處理技術，利用計算機對圖像進行綜合分析。在現代計算機圖像處理技術得到深入發展之后，計算機視覺理論開始被提及，通過圖像處理和圖像識別的方式，以機器為主體進行視覺分析［2］。整體來看，圖像處理當中的大多數方法適用性廣泛，例如點運算彩色技術和鄰域增強都有著各自的應用范圍。在很多情況下，數字圖像處理技術還會與機器學習進行配合，讓計算機具有一定的自主學習能力，利用數據規律對未知數據和后續的活動動態進行預測，隨著預測工作的經驗積累，預測結果的質量將不斷提升。

1.3 系統模塊概述

從系統的整體要求來看，基于數字圖像處理技術的安防系統采用的是分布式結構和獨立系統，每個用戶都有專門的組網模塊，可以在后期進行定制和拓展。另外，基于隱私層面的要求，在發生險情時，系統雖然會將數據直接保存在本地的PC設備之上，但也可以設計出專門的客戶端來展開個性化定制。在視頻數據采集模塊、算法處理模塊、報警模塊和異常數據模塊的幫助之下，安防系統內部實現了有效的人機信息交互。通過數字圖像處理技術提供的信息，技術人員可以了解到設備運行狀態、設備功能配置、監控參數、存儲功能等。為了降低模塊之間的耦合，提升系統的可拓展性，在數字圖像處理技術的應用過程當中，技術人員會對系統進行整體的功能劃分和層次劃分，以數據管控的方式，避免程序大規模冗余，避免模塊相互調用。

在成功登錄系統之后，管理員就可以申請視頻錄像請求，通過定時錄像或手動錄像的方式獲取安防系統范圍內的實時信息。視頻存儲對象接收到錄像請求之后，就會調用對應的傳輸設備和存儲設備迎合該請求。基于事件本身向對象返回信息處理結果，管理組件繼續將處理后的結果重新反饋給用戶端，完成安防循環。無論是手動錄像，還是自動定時錄像，其圖像功能和圖像價值不會產生沖突。

2 現代安防系統當中數字圖像處理技術的應用

2.1 系統架構分析

基于系統的整體結構分析，可以將整個系統劃分為不同的模塊。需注意的是系統的硬件平臺可直接通過電腦設置開機自動運行。

2.1.1 圖像采集模塊

數字圖像處理工作當中所涵蓋的基礎工作就是圖像采集。攝像設備可以根據對應的標準協議，將監控視頻通過交換機傳輸給后臺系統。如果系統只有一個監控設備，交換機可以直接省略傳輸過程，將信息直接接入PC端。后臺得到視頻流之后，會將視頻解析為一幀一幀的圖像數據再進行算法處理。如果后臺無法正確獲取視頻信息，就會進行系統報警，讓用戶端檢查監控設備和圖像采集模塊是否保持正常工作狀態。假設系統當中有多個攝像設備同時工作，則系統會提取每個攝像設備所采集的視頻流幀數等詳細屬性，從視頻流中解碼出圖像二進制數據［3］。每個攝像設備采集模塊獲得的共享數據都可以進行預處理，如展開圖像、縮放圖像、灰度處理等，從而降低運算數據量，保障系統工作效率。圖像采集技術在應用過程中可以精確識別物體，將灰度圖像看作是圖像強度信息?？紤]到某些同類物體會有不同的顏色，系統涉及的圖像算法都會對圖像進行灰度處理。

人機交互模塊的主要工作區域是安防系統的軟硬件功能部分，人機交互可直接控制報警模塊或其他關鍵模塊，以各個模塊和數據庫交互的方式減少模塊的直接調用，降低耦合度。

2.1.2 算法模塊

智能算法模塊是整個數字圖像處理技術當中的關鍵點，系統會從數據采集模塊當中獲取數字圖像信息，對圖像信息或視頻展開算法分析。例如：在安防系統檢測到有火災等自然災害時，就可以將火災發生過程當中的火焰形狀、火焰靜態特征、火焰動態特征、火焰顏色信息等展開算法分析，從而正確識別出火災的產生，減少區域內遭受火災的可能性。在火災尚未完全形成時，會產生大量的煙霧，基于數字圖像的火災煙霧探測方案可以直接從圖像序列當中識別對應的煙霧信息，獲取煙霧顏色特征、背景模糊特征和運動目標特征等，在融合煙霧擴散情況、煙霧顏色以及背景區域紋理之后，更加準確地提升煙霧識別率，提前做好火災預防［4］。

2.1.3 報警模塊

在數字圖像系統檢測到異常之后，就會通過報警的方式提醒用戶端，即便用戶本身距離較遠也可以將報警信息或現場圖片發送給指定用戶端。例如：當系統監測到異常之后，系統內會啟動對應的燈光設備或遠程遙控報警，產生對象威懾。某些安防系統還會與本地的警務系統進行聯動，系統會直接自動撥打119或110。

2.1.4 數據模塊

當系統檢測到異常之后，會按照用戶的配置要求將異常的現場畫面或視頻資料進行保存，按照時間順序進行縮放處理。如果存儲空間已滿，那么會讓新的數據覆蓋舊的數據，保證空間的可重復利用。系統在運行狀態時會獲取當前的設備信息和設備配置參數信息。系統數據庫會將所有的設備功能列表和設備參數列表包含在內。技術人員不需要開啟所有的設備功能。在確定整個安防系統的運行參數要求和運行時間要求之后，可基于系統精確度需求，保障系統性能的性價比，關閉一些作用較小的功能［5］。如果系統內檢測到數據異常時，整個數字圖像處理，會以算法分析為基礎提供兩種數據存儲方式，一是按照既有的時間段設定存儲信息，二是自由設定分辨率，完成智能存儲。

2.2 數字圖像用戶管理模塊

在進入安防系統之后，管理人員可以得到對應的維護和修改信息，將需要的信息發送給申請信息的對象。整個數字圖像處理技術在應用過程當中，除了可以完成用戶權限設定之外，還可以對相同權限的用戶進行統一規劃，或是建立分組，設定權限，讓具有權限的用戶完成對應的權限訪問。同時，用戶管理模塊還可以設置某些用戶對某些設備的專門管理權限，可根據需要自行選擇。

2.3 監控模塊與錄像存儲

監控模塊會根據不同的業務需求確定監控范圍，在進行視頻監控之后，可以完成監控信息反饋，管理組件按照請求的信息類型把對應的請求轉發給對應的對象。在整個數字監控模塊的前臺界面，可以對錄像存儲要求進行管理，并且隨時查看錄像信息將其下載到本地。無論是手動錄像還是定期錄像，都可以指定錄像路徑或錄像內容。在系統中設置定時聯動功能和觸發功能，勾選報警模塊或布防模塊?，F階段，很多安防系統中還設置專門的音頻服務或會議服務功能。由此可知，整個監控模塊和錄像存儲要求做好人員和區域入侵檢測、本地報警或遠程報警檢測、圖像采集和視頻存儲等。整個監控模塊和錄像存儲在滿足高精度的同時具有非常短的響應時間，可達到預期的設計要求［6］。整個系統的運行環境和數字圖像處理技術的應用都要滿足一般的配置需求，否則會導致某些常用PC端或設備無法發揮良好的監控能力，影響安防系統的工作性能和參數等。

3 結語

基于數字圖像處理技術的安防系統可通過人工智能算法等多個技術模塊，配置人員檢測區域入侵檢測、智能報警檢測等多項功能。系統的精度高，反應速度快，各項指標都能夠達到既定的水準。在確定整個系統的功能與性能需求之后，可利用數字圖像處理技術提出人機交互和數據應用層面的策略方案。

參考文獻

［1］姚李虎.數字圖像處理技術在智能博物館安防系統的應用策略［J］.網絡安全技術與應用，2022（3）：122-123.

［2］王毅，張禹，錢宏文.基于Hi3559的多路HD-SDI視頻傳輸系統［J］.電子技術應用，2022（3）：83-87.

［3］黃君君.客運站安防工作中的智能視頻監控系統的分析與設計［J］.網絡安全技術與應用，2020（1）：136-138.

［4］王巖，熊芳芳，盧曦.應用于社區安防的車牌識別門禁系統關鍵技術研究［J］.電腦編程技巧與維護，2016（19）：82-83.

［5］張燁，黃新波，李菊清，等.視頻圖像處理在輸電線路安防系統的應用［J］.廣東電力，2016（5）：102-107.

［6］梁策，劉北勝，陳長春，等.高速鐵路視頻調用時延測試系統的設計與實現［J］.北京交通大學學報，2016（5）：116-119.

（編輯 王永超）

Application research of digital image processing technology in modern security system

Yuan? Yazhe

（School of Information Engineering， Zhengzhou Technology and Business University， Zhengzhou 453003， China）

Abstract：? Although the traditional security system intrusion technology is relatively simple in equipment configuration and maintenance requirements， the security of the entire security system is limited， and traditional detectors are often passive detection， which can not be deployed in the region of the state of comprehensive analysis. With the development of digital image processing technology， the whole system has a storage mechanism， which can process and compress every frame of image information to complete anomaly detection， and the exception information is then saved as a data record in a specific format. This research will also analyze the application mode of digital image processing technology based on the technical requirements of modern security system， and bring its due economic and social benefits into play.

Key words： modern security system; digital image processing technology; application