基于微机的摄像头监控系统设计

于 洪，杜小丹，申建军

（1.琼州学院 海南 五指山 572200；2.成都大学 四川 成都 610106；3.重庆大学 重庆 400044）

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机上运用高级语言编程实现了 “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。并且监控精度可根据需要调整。

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。

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，当然精度高一些，监控效果会好一些。

3 主控程序框图

图1 监控系统硬件图Fig.1 Hardware block diagram of supervise system

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[1]。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一次并存贮，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[2]。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Fig.2 Flow chart of procedure

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精度及存贮机制的问题，总是不能成功。于是考虑到将图像进行二值化处理[3]，然后再进行特征点的读取，最后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[4]。首先进行彩色图像的二值化处理，二值化程序如下[5]：

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[6]。

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。

[1]高昂，段念，何峰，等.Google API大全——编程·开发·实例[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]匡松，蒋义军.VB大学应用教程[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3]汤一平，叶永杰，朱艺华，等.智能全方位视觉传感器及其应用研究[J].传感技术学报，2007，20（6）：1316-1320.TANG Yi-ping，YE Yong-jie，ZHU Yi-hua，et al.Research on intelligent omni-directional vision sensors and their application [J].Chinese Journal of Sensors and Actuators，2007，20（6）：1316—1320.

[4]周德泽.计算机智能监测控制系统的设计及应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

[5]赵荣椿，赵忠明.数字图像处理导论[M].西安：西北工业大学出版社，2000.

[6]姚华.VB程序设计[M].天津：天津大学出版社，2009.