基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统设计应用

    杨宗衡

    

    摘要：文章首先对监控报警系统发展进行了概述，进而对基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统的整体框架进行了简单的介绍；最后分快速HLS算法、多幅图像对比方法、告警模块3部分详细分析了基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统的具体方案。

    关键词：嵌入式系统；智能视频；监控；报警系统；设计；应用

    信息技术的快速发展，给人民的生活带来了巨大的变化，在提升人民生活质量同时也促进了整个社会的整体发展。而基于信息技术快速发展兴起的视频监控也在社会的各个行业中得到广泛的应用。传统的人工实时监控的视频监控模式，在新时代逐渐显现出越来越多的缺点，而基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统，逐渐受到人们的重视并且在实际应用中也发挥出了具体的作用。基于此，文章围绕嵌入式系统的智能视频监控报警系统为中心，分3部分展开了细致的分析探讨，旨在提供一些该方面的理论参考，以下是具体内容。

    1.视频监控报警系统发展概述

    信息技术和计算机技术的不断发展催生了智能视频监控技术，智能视频监控技术是在计算机的逻辑计算能力之下，进行人类大脑的模仿，进而对录制的视频进行了判断和处理，达到人工监控视频一样的效果。智能视频监控技术的出现解放了人工监控这一枯燥而又无味的职业，同时也提升了视频监控的效率和质量，在未来也必然还会不断向前发展。

    对于基于智能视频监控技术的智能监控系统而言，其在发展历程上主要经过了3个历程。第一代，在监控系统的设置上，主要由模拟监視器、模拟摄像机以及模拟录像设备等组成，通过对模拟信息的传输实现实时的监控，但是其自身存在着诸多不足之处；第二代为数字式的监控系统，其是在数字化技术不断发展的背景下产生的，主要由视频采集卡、摄像机以及PC机组成，工作流程为摄像机进行视频的录制，通过视频采集卡转化为数字化的信号，进而再传输到Pc端进行处理，但是该技术并不能进行自动报警；目前是已经发展到了第三代，其在组成上主要由智能分析仪、数字摄像头组成，并且还和以太网进行连接，可实现自动报警。工作流程为摄像机录制的视频，在经过目标算法后可测出其中的可疑部分，进而系统会自动进行报警，该监控技术在精度上有很大的提升。

    2.基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统的整体框架

    本文在基于嵌入式系统之上所设计的智能视频监控报警系统，具体工作流程为：首先依托于具备特定功能的摄像头实现长时间的定位监控工作，进而在监控的过程中，监控系统对摄像头所采集到的图像进行处理、分析以及自动判断，进行报警作业，并且可以根据判断的条件有针对性地进行后续工作。例如，当摄像头拍摄到有入侵者进入时，系统会自动对拍摄到的照片进行保存，进而作为后期的破案线索，并且在系统判断为入侵者后，会通过网络进行自动报警，进而让相关的保安人员能够尽快到达现场，以避免可能出现的人身伤害和财产伤害。本文设计的具体基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统整体框架如图1所示。

    该系统在具体的工作流程上分为6个步骤：第一步，首先开始系统的运行，对摄像头等设备进行初始化设置；第二步，将摄像头获取的图像信息通过HLS算法进行模型转化，提供出H分量的图像；第三步，根据采集得到的结果判断是否出现了摄像头移动现象，如果出现则重新进行背景值的提取，如果不存在移动现象，则系统进行图像的对比分析；第四步，通过对图像差异化的分析，获取两张图像的差异值；第五步，系统通过根据差异值判断是存在入侵者，如果存在，则直接将图像进行保存和传输至告警系统，如果不存在则回到第二步进行循环；第六步，告警系统在接收到存在入侵者信息后，发出报警信息。

    3.基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统的具体方案

    3.1快速HLS算法

    在具体的系统设计方案上，文章针对红绿蓝三原色分量彩色模式算法以及传统HLS（色相、亮度、饱和度）中存在的不足提出进一步改善的快速HLS算法。在红绿蓝三原色分量彩色模式算法使用中，摄像头对外界的光线变化十分敏感，因此在计算数值上会存在很大的差异。而传统HLS算法采用的是浮点数计算模式，进而在后期的系统处理中会存在诸多的不便之处。在改善的快速HLS算法中实现了在HLS进行动态的变化过程中，将色相值乘以84，进而保障色相值能够转化为差异幅度更大的一个整数值，保障其取值位于系统的高效处理范围内。在新HLS算法之下整个计算的过程更为简易化，同时在计算效果上也能够极佳地将亮度所引起的拍摄影响给抵消，对于整个监控过程中的异常情况判别有一定的支撑效果，在提升监控精度和画面质量上都能取得更好的效果。

    3.2多幅图像对比方法

    在传统的智能视频监控报警系统中往往会因为摄像头的位置和角度的移动问题导致监控效果得不到保障。在智能监控系统对入侵者进行判断时，依托的是对图像的差异化比较，这也就意味着如果在监控的过程中摄像的位置和角度出现了变化，那么在整个拍摄画面中，背景的变化就会十分巨大，因此系统就可能会错误地认为是有入侵者进入，继而发生错误报警的问题。为了避免这一问题的发生，文章此处提出多幅图像对比法，在系统对监控图像进行对比中，如果发现两次图像的对比有90%以上都存在差异，则系统会自动对背景进行重新设定。

    3.3告警模块

    在智能视频监控报警系统中报警模块十分重要，在监控工作中如果系统甄别出了入侵者就会连续采集和保存3张照片，并将其传输至告警模块。而对于告警模块而言，为了最大化提升其使用的便捷性，可以在自身的设置上针对不同的用户需求提供不同的告警模式。如可将入侵者的照片传输至中央服务器并且触发警铃；发送紧急邮件到特定的邮箱中；对于具有户内终端的小区还可以将图像传输至室内终端，并触发警铃；此外可以将告警信息通过短信的模式，发送至特定的号码上，完成告警作业。

    4.结语

    综上所述，智能视频监控是在计算机的逻辑计算能力之下，进行人类大脑的模仿，进而对录制的视频进行了判断和处理，达到人工监视视频同样效果的一种新型监控技术。而在智能视频监控系统的发展历程上经过3代的替换，目前已经发展成了一种较为成熟的智能监控系统。文章提出了一套基于嵌入式系统的智能视频监控报警系统整体设计方案，并且从快速HLS算法、多幅图像对比方法、告警模块3个方面提出了进一步的优化措施。希望本文所提出的设计方案和理念可以给相关的企业和学者以启迪和参考，进而设计出的智能视频监控系统能够显著提升安保的准确率，同时也降低安保的成本投入。