集成电路 | 基于图像处理的自动监控报警系统

自动监控报警系统通过 CCD 采集图像，采用二进制编码和中间滤波对采集的图像进行预处理，相邻的窗口变化检测并实现全自动控制。在检测过程中有不定因素闯入时，系统会自动提醒。

1  引言

公安部和中国消费者协会通过近年来统计的数据显示，中国约有 4.67 亿户家庭财产安全仍存在风险，不能得到很好的保护，约有 160 万件盗窃案件都是户每年会发生的，盗窃金额高达 11.3 亿元。上述文章中的资料说明了，无论个人或是团队组织如何，因盗窃案件的发生都会有更大的损失发生，而且随着现代国家经济的快速发展，我国的安全系统相对较差，因这样的差距而造成了严重的安全障碍[1-3]，这些现在存在的问题无法妥善解决，如果它们将继续存在会是一个巨大的隐患。

目前的金融机构、宾馆、饭店、住宅楼、办公场所等领域都会用到监控报警系统，而且应用率非常广泛。传统的视频监控系统只将被监控现场的录像片段传输到控制室，然后由备用人员监督。以人工为主体的过程，机器作为助手，智力水平相对较低，过程不可能一整天不仅是劳动密集型的，而是由于劳动密集型而导致的失职，控制人员的疏忽可能导致失败，在发生事故的情况下，由于控制条的存储时间短，可能会丢失一些重要的线索。因此，改进监控系统和自动报警对于现代的监控是非常重要[4-9]。

2  视频监控现状

2.1 基于微处理器视频切换控制的多媒体管理

目前的视频监控系统使用微处理器固件开发的矩阵适配器为原始分布式设备安装完整的视频监控系统。例如，视频切换功能和前端控制相结合，独立的微处理器主机在单个工作站中全面控制视频镜头，还可以通过计算机的图形管理软件而实现效果，访问控制，入站和出站的通信及报警等，任何工作站的矩阵和报警系统是视频有切换功能，镜头控制和报警联动，监控程序都可以控制网络上的其他位置，工作站可以通过控制多个阵列主机和报警接口单元来实现。

2.2 基于 PC 机实现对矩阵主机切换控制的多媒体管理

在软件设计中，PC 的视频监控系统也在其中，将视频矩阵从摄像机转换为屏幕，控制摄像机镜头，通过串口连接的报警设备及报警信息，自动视频转换和倾斜控制通过程序控制功能，如报警联动和报警记录就被控制。该系统可以充分利用计算机资源，使视频监控系统随着计算机技术的发展而不断发展，可以将其开放式结构特征与火灾报警系统，出入管理系统，施工自动化等其他系统进行比较并交互式集成。

2.3 数字视频监控系统

计算机在 1990 年代末，随着视频压缩技术，多媒体技术，数字视频监控系统和网络通信技术的快速发展中，数字视频监控系统和包括数字视频录制设备时目前市场的两种。硬盘是主要的视频监控系统，另一种是视频监控系统，以视频监控系统内置视频为主。

数字监控的视频录制系统一般分为两类。第一类是多媒体播放模式数字视频解码技术日趋成熟，计算机的普及为基于计算机的多媒体监控创造了条件。取代这种新型视频监控系统的迅速崛起在一定程度上，通过将视频矩阵图像和视频录像机分为基本发射机和其他发射机来开发模拟视频监控，它们的优势主要体现在 PC 多媒体监控的综合上主办。视频矩阵，图像分割，录像机和许多其他功能使系统架构大大简化。利用计算机网络技术，数字多媒体的远程网络监控不仅限于一定距离；阵列阵列提供商或光盘存储可以提供大量的媒体磁带。同时，系统调查多媒体信息查询是有用的。

然而，随着基于 PC 的视频监控系统的发展，检测到实际工程使用过程中的一些缺点，主要是由于系统的不稳定功能。

3  基于图像处理的自动报警系统

3.1 图像的采集与检测

该主题中的自动监视和报警系统是基于图像处理的系统，第一个假设是图像的集合，并且需要图像传感器，图像传感器是光敏元件，数码相机的核心是二维光学图像转换为一维充电信号。

图像传感器可分为带有金属阳极氧化部件的双充电和半导体，两个主要类别的组件使该系统中使用的检测输入装置是 CCD 图像传感器，也称为双充电装置，是通过存储和运输货物将存储在其上的光学图像转换成数字信号的半导体装置，像素是类似 CCD 颜色的小圆光点并可使颜色结构连续起来。CCD 组件上的像素数越多，颜色分辨率越准确，图像越精确，图像越接近原始对象。

CCD 图像传感器整齐地布置并有大量可以感测外部光的光学二极管，这些二极管与普通二极管有很大的不同点使它们能够将光信号转换为充电信号。然后放大外部采样并从模拟转换为需要的数字，然后使用该方法被转换为数字图像的信息。从这些数据就可以完成获得图像，存储图像以及移动操纵图像的步骤。

其特性有大小适中；精度及灵敏度高，反应速度；工作电压低，图像性能稳定，对外效果好；低功耗，高分辨率，信号噪音小；无电磁场影响，操作动态范围大，性能分辨率高。

3.2 中值滤波

无论是通过转换彩色图像还是通过直接采集获得的灰度图像都具有噪音，为了消除噪音，我们通常使用中等过滤方法过滤，滤波是一种数字信号处理技术，其作用是与每个像素相邻的窗口中，所有像素灰度值的平均值都可以替换每个像素的灰度级，该值是附近的像素值会尽可能接近原始图像的真实值，从而体系到了消除噪声的作用。

平均值滤波和非线性平均值滤波之间的区别在于它是一种非常常见的线性滤波算法，对图像中的每个像素使用模板，并且该模板包含相邻像素及围绕所选像素，然后取模板中所有像素的平均值来替换像素的原始像素值。然而，平均值滤波本身具有不能很好地保护图像细节的缺陷，即图像在去除噪声的同时破坏图像的细节，并且降低了图像的清晰度。因而需要中间滤波来消除噪声，并可以保留原来的图像边缘特征这样才能使图像不会失真。

因此，此系统过滤波使用中间过滤波，中间滤波的基本思路是使用窗口中所有像素灰度值的平均值作为中心点像素的灰度值。

3.3 运动目标的检测

如果在检测过程中，所在的场景中没有运动目标时，则该视频中的连接帧容量非常小，并且如果存在运动目标，则在视频中的变化大小将是非常明确的，由于场景中的物镜未静止，因此在不同帧中检测到的目标图像的位置将会有显著变化，鉴于上述思想得到相邻帧差方法。在两个连续帧或更多个相等的时间帧中计算来自不同帧的相应像素点的像素值，当超过灰度的绝对值时，处理结果超过最大值或最小值，可以确定目标是否在移动，最终实现目标运动检测效果。相邻差分法和其他方法的区别在于各种操作方法简单，计算性能快，动态环境稳定性好，外部光亮度的变化会影响检测结果。

4  结语

现代经济水平的提高和快速发展的背景下，高端的报警系统和自动安全监测越来越受到有关部门的青睐，追踪目标检测和跟踪的算法正在不断发展，它将成为未来社会研究工作的重点。