基于微机的摄像头监控系统设计

　　计算机技术、通讯技术和网络技术的高速发展，加快了数字监控系统取代模拟监控系统的步伐，数字化视频监控已成为监控技术的必然趋势。数字化监控不仅可以利用计算机网络和先进的视/音频压缩、解压缩技术远程视频监控，还可以根据报警功能需求设计灵活多样的报警联动，生成详细的报警记录和操作数据记录库，设计完整的系统用户管理功能。

　　在考虑数字化监控系统的基本要求、灵敏度高、低成本和符合监控系统发展趋势的基础上， 在普通PC 机上运用语言编程实现了“基于图像识别的摄像头监控系统设计”。

　　当有入侵者入侵时，画面发生变化，系统依靠图像识别而不是依靠传感器自动进行拍照，并发出警告。并且只在图像有变化时记录，可以节省大量的存贮空间。存贮的内容减少了，对于后期的查找也带来了优势，使得后期查找更方便快捷。

　　1 系统功能

　　笔者设计的系统由微机、摄像头和软件组成，主要功能和特点如下：

　　1）利用摄像对现场进行稳定、可靠的监控。并且监控可根据需要调整。

　　2）能够实现智能化、自动化。只有在图像发生变化时才自动记录和报警，可以节省大量的存贮空间。

　　3）具有拍照功能。当出现异常情况时能将有关场景拍照下来，为日后分析提供影像资料，同时还提供时间信息。

　　4）具有完善的后处理能力。在设计系统内可以查看所拍摄的照片。

　　5）可灵活地实现由自动监控到人工监控的功能。

　　2 硬件设计

　　系统硬件构成如图1 所示。

图1 监控系统硬件图

　　笔者设计程序以微型计算机为设计原型，系统主机由一台普通PC 机加载软件而构成。系统设计在兼顾高性能和低价格的综合分析下， 采用微型计算机硬盘作为存贮空间，一般在30 GB 以上，这在当前的计算机配备中是非常容易达到的。选用稳定性能高的CPU 以保证系统长时间地运行。摄像头型号不限，当然高一些，监控效果会好一些。

　　3 主控程序框图

　　笔者设计系统的工作过程如下： 在计算机的控制下，摄像头开始工作。考虑到不同摄像头需要不同的驱动程序，这样设计出来的程序通用性比较差。所以本系统在设计上采取了比较通用的由微软开发的API（avicap32.dll）来实现摄像头的控制。可实现对不同型号的摄像头进行控制，不针对专门的型号的摄像头，实用性、通用性更强、克服某些监控程序专门针对某种型号的摄像头的缺点。摄像头每隔一段时间采集图像并存贮，并且间隔时间可调。接收到图像后，系统先对图像进行二值化处理，将彩色图像处理成黑白图像，并对特征点进行统计，然后对二幅图像的特征点进行比较，若差值没达到设计者预定的阈值，则继续进行图像采集，此时并不对图像进行存贮记录。当差值达到设计者预定的阈值时，则系统自动启动存贮记录并启动报警。当图像停止变化时，系统会自动停止存贮和记录，以节约存贮空间。系统程序图如图2 所示。

图2 程序流程图

　　4 图像识别研究

　　方案研究的重点在于如何实现识别到图像变化的转换，并自动启动相应的程序。设计者让计算机控制摄像头每50 ms采集一幅现场图像，并对两幅图像进行比较，但直接对两幅图像进行比较由于摄像头的及存贮机制的问题，总是不能成功。于是考虑到将图像进行二值化处理，然后再进行特征点的读取，将两幅图像的特征点进行比较，当比较值超过阈值时，程序开始自动报警并记录。设计者将阈值设计成可以改变大小的，以适应不同的监控要求。首先进行彩色图像的二值化处理，二值化程序如下：

　　For i = 1 To width5 Step 5

　　For j = 1 To heigh5 Step 5

　　rgb5 = GetPixel（hdc5， i， j）

　　bBlue = Blue（rgb5 \ &H10000） And &HFF

　　bRed = Red（rgb5 And &HFF）

　　bGreen = Green（rgb5\ &H100） And &HFF

　　y = （9798 * bRed + 19235 * bGreen + 3735 * bBlue） \32768

　　Next I，J

　　二值化后，就可以对特征点进行提取了，对于提取的特征点进行比较，程序如下：

　　If y > 75 Then

　　n2 = n2 + 1

　　End If

　　对特征点统计后，就要进行比较了，如果比较结果达不到设计者设定的阈值，则系统不进行处理，继续进行读取图像程序。如果比较结果差超过了设计者设定的阈值，说明有物体移动了，于是系统开始自动报警并记录。

　　If Abs（n1 - n2） > HScroll1.Value Then

　　Beep

　　SavePicture Clipboard.GetData， "d:\" & Year （Now） & "年" & "\" & Month（Now） & "月" & "\" & Day（Now） & "日"& "\" & "monit" & Replace（Time， ":"， "-"） & ".bmp"

　　End If

　　当物体移动结束后，监控能自动停止记录，减少存贮空间的占用量。方便以后的查找。

　　5 结束语

　　笔者设计的程序基于图像识别的程序控制，使得程序不必一开始监控就进行无用的记录，只有在图像发生变化时才记录，节省了大量的存贮空间。用户不必装配大容量的存贮介质，个人电脑就可以完成存贮，节约了财力，特别适用于小型用户和家庭用户。经过了大量的实际实验，证明本程序是可靠、灵敏的，达到了设计效果。

参考文献:

[1]. PC  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PC+_2043275.html.
[2]. H100 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/H100_2529413.html.