智能安防视频监控的设计

智能安防视频监控的设计
摘要：智能安防视频监控就是要用视频采集和图像处理的方法，通过对实时监控进行自动地、实时分析来检测在监控范围之内是否有运动物体的出现。

文章主要研究了智能监控的基本理论和关键技术，重点研究了静止背景下运动目标的检测。

基于运动信息，使用连续帧间差分法检测运动目标目标，试验结果表明，该算法有计算简单，运算快速与稳定的特点。

关键词：运动目标检测；帧差差分；安防监控
中图分类号：ts736+.2 文献标识码：a 文章编号：
一、视频监控的应用与意义
（一）视频监控应用
现代社会是一个人口密集、高度复杂的社会，面临的突发事件和异常事件越来越多，其监控的难度与重要性也越来越突出。

随着全球对安防监控的需求日益增加，前端设备和网络设备价格的迅速下滑，人们不断建立起规模越来越大的视频监控系统。

近年来，视频监控在各行各业得到广泛的应用，生活中有小区安全控，电讯行业有机站监控，银行系统有柜员机监控，林业部门有火情监控，交通方面有违章和流量监控等等。

从功能上讲，视频监控可用于安全防范、信息获取和指挥调度等方面。

（二）视频监控的意义
建设社会治安智能视觉监控分析处理系统，加强监控信息的综合利用，是促进城市治安防控体系可持续发展、建设平安城市和和谐
社会的重要举措。

研究智能安防视频监控是非常必要的，对我国经济的发展、和谐社会的建设都有着积极的作用。

二、常用的运动检测方法
运动物体的视频监控主要是针对包含运动图像序列进行分析处理，包括运动检测、目标分类、目标跟踪及行为理解与描述几个过程，其中，运动检测、目标分类、目标跟踪属于视觉中的低级和中级处理部分，而行为理解和描述则属于高级处理，涉及到计算机视觉、模式识别和人工智能领域的许多核心课题，是一个具有挑战性的问题。

其基本任务是从摄像机摄取的视频图像序列中恢复人体或车辆等运动目标的结构参数，并对其行为进行识别和判断。

目前，检测运动目标的方法主要有：光流法、连续帧差分法和背景差分法。

下面主要对这三种方法进行描述，并分析它们的优缺点。

（一）光流法
所谓光流,是指图像中灰度模式运动的速度;它是景物中可见点
的三维速度矢量在成像平面上的投影，表示了景物表面点在图像中位置的瞬时变化;同时光流场携带了有关运动和结构的丰富信息。

对于运动目标的检测最直接的想法就是分析图像序列中各点的运
动场，即找出由空间运动而引起的像平面上对应点的运动。

然而，在图像中可测的仅仅是图像辐照度的变化，由图像辐照度的变化所反映的运动称为表观运动(apparent- motion)，对表观运动的记录称为光流。

基于光流场分析进行跟踪的方法，可以很精确的计算出运动目标的速度，但是这种方法采用迭代的方法，计算时间较长，
无法进行实时的跟踪，并且该方法受噪声的影响比较大，因此它多适用于图像噪声比较小，目标运动速度不大的情况。

（二）相邻帧差法
相邻帧差法又称图像序列差分法,帧间差法，当监控场景中出现异常物体运运时，帧与帧之间会出现较为明显的差别”两帧相减”，得到两帧图像亮度差的绝对值，判断它是否大于阈值来分析视频或图像序列的运动特性，确定图像序列中有无物体运动!图像序列逐帧的差分”相当于对图像序列进行了时域上的高通滤波。

这种方法的优点是：
（1）算法实现简单，程序设计复杂度低。

（2）对光线等场景变化不太敏感，能够适应各种动态环境，稳定性较好。

其缺点是：
（1）不能提取出对象的完整区域，只能提取出边界。

（2）依赖于选择的帧间时间间隔，对快速运动的物体，需要选择较小的时间间隔，
（三）背景帧差分法
该方法是用序列中的每一帧与一个固定的静止参考帧（不存在任何运动物体）做图像差。

设表示背景图像，表示当前图像，表示差分图像，则
=-； (1)
这种方法的优点是位置精确、速度快，满足实时处理的要求，因
为它只需要获取当前的一幅图像。

不足之处是易受环境光线变化的影响，而且自然景物环境是不可能永远静止的，尤其是在现代的监控系统中，例如交通监控系统中，一些垃圾、树叶的出现，而这些扰动部分不应该看作是前景运动目标：此外，一天中不同时间段的光照强度、天气、太阳位置等的改变也容易对检测结果造成影响，所以需要加入背景图像更新机制以适应这些变化，以满足实时性和精确性的要求[22]。

考虑到实时性和有效性的要求和各种方法的优劣比较，文章选择了相邻帧差的方法对运动物体进行检测。

三、系统的软件、硬件组成
（一）硬件组成
本系统硬件部分主要包括天敏千里眼摄像头、视频采集卡及普通pc 机等。

其中图像数据是在天敏千里眼摄像头cmos数字图像传感器上采集得到的，采集得到的图像数据通过10moons sdk 2000 视频采集卡经pci总线传送到pc 机上的应用程序上进行编码和处理的。

（二）视频监控的软件实现
视频监控的总流程图如图1所示：
图1 视频监控的总流程图
四、结论
文章对当前视频监控的智能化需求，设计了一个智能安防视频监控系统，实现了对视场内运动目标的检测。

当有运动物体出现时，
该系统能够自动保存录像，以及实时报警等功能。

基本实现了视频监控的智能化，减少了人力资源成本和硬盘存储空间。

文章研究了运动物体检测技术，分析了当前比较常用运动目标检测的方法:连续帧间差分法、背景帧差法和光流法，并比较了三者的优缺点。

设计了一个智能安防视频监控系统，改系统检测到运动物体之后，能够及时的报警和启动录像功能，并且通过录像可以知道物体进入监控范围的时间，从而避免了无人监控中一直录像占用空间大的难题。

参考文献
崔宇巍.运动目标检测与跟踪中有关问题的研究[d].西北大
学,2005.
ma hui.the extraction of motion object inthe dynamicbackground[d].hebei: hebei university of technology, 2004.
李于剑.visual c++实践与提高-图形图像编程篇[m].北京:中国铁道出版,2001.
章毓晋，图象工程(下册):图象理解与计算机视觉，2000年，清华大学出版社.
沈海浪.视频序列中运动目标的检测与跟踪[d].解放军信息工程大学,2004.
作者简介：黄汉涌，1984-02，男，单位名称：广东龙浩公路桥梁工程有限公司，职称：机电工程师。