基于图像自动网络报警的软件系统设计

袁小玲

（陕西财经职业技术学院 陕西 咸阳 712000）

基于图像自动网络报警的软件系统设计

袁小玲

（陕西财经职业技术学院 陕西 咸阳 712000）

本文基于图像处理技术设计自动网络报警软件系统，即监控区域可通过摄像头获取图像信号，信号可经图像采集卡转化成计算机处理的型号，对所监控区域进行判断，以查看是否有可疑目标闯入所监控区域并决定是否报警。所设计的自动网络报警软件通过全景拍摄所监控区域，可避免对测量单一采集点时出现的噪声敏感性，最重要是降低了报警的漏报率和误报率。

自动网络报警；图像处理技术；软件；设计

传统监控报警会安装造某特定区域，一旦所采集到的物理量达到报警需求，即刻会想起警报。虽然反应迅速，安装便利，然而这种装置会单调噪声极为敏感、只适用于小范围区域，无法做到防止漏报和误报两方面兼得。基于图像的自动网络报警充分利用计算机计算和通信技术实现了远程监控，系统可根据实际情况自适应调整，有效提高报警精度，降低漏报率和误报率。

1 图像处理技术和视频监控系统相关概述

1.1 图像处理

图像处理是通过对图像信息进行加工处理来满足人的应用需求和视觉心理的行为。随着信息技术的发展，延伸出数字图像处理技术，指利用计算机或其他数字设备加工和处理图像信息。目前我国工业生产、遥感、安全、医学等各个方面领域都广泛应用数字图像处理技术，其中工业生产，体现在机械加工零件表面及自动化测量零件尺寸和应力分析弹力学照片等遥感可用于气象监测、调查资源、农作物估产、环境污染监督、土地测绘等多个方面领域，虽然技术已经相对成熟，但要解决处理速度慢和数据量大等缺点。图像处理在安全方面，则主要利用识别技术识别金融银行支票、脚印及文字等，还可识别交通肇事汽车牌照。在医学中应用利用图像处理技术可实现安全方便、无痛的诊断治疗，如CT技术和超声等。

1.2 视频监控系统

视觉是人类接受信息的主要来源，由于其具有生动、直观和真实等特点，所以在安全领域中视频监控占据较大比例。目前视频监控系统正从数字系统和数控模拟系统混合应用向数字系统过渡。首先模拟监控系统，摄像机作为视频电缆可连接监视器，其中包括单片机控制、计算机显示图像及人机界面友好等特点。然而该系统随着快速发展的视频监控系统也逐渐暴漏其缺点，如较差的系统扩展能力，如果已建好的系统要增加新的监控点就要涉及多个方面，以至于原有的系统不能添加新的设备。再例如该系统只适合用于小范围的区域监控，同轴电缆是其主要传输工具，模拟视频信号距离较短。如果出现距离较远现象，信号较易出现延时和衰耗，降低图像质量。其次数字监控系统，该系统克服了模拟监控的局限性，主要体现在可利用计算机网络联网，不需要重新布线，网络宽带可复用。基本上信号不会受到干扰，传输图像数据还可在计算机网络上实现，使图像稳定性和品质得到大幅度提升。

2 基于图像自动网络报警的软件系统设计方案

2.1 数字图像处理

图像处理系统作为一种处理多个图像环节的计算机系统，其技术广泛应用于多个领域，然而其图像输入设备、存储设备中的图像数据库都类似于控制和执行处理与分析计算机。数字图像处理不同于其他数据处理的地方在于其对图像的显示和庞大的数据处理量。例如在实施压缩的情况下，一帧512x512像素的真彩色图像需要224种颜色数的真彩色和780KBS的存储量显示。因此计算机图像处理系统无论从硬件配置还是软件环境都不同于其他计算机系统，所以可以形成单独的计算机图像处理系统。该系统由以下部分组成：①图像输入装置；随着数码技术的普及，当前可以由数码扫描仪、数码相机、DVD和VCD等播放装置的USB接口把图像扫描到计算机中，还需附加IEEE1394接口和IEEE1394图像采集卡。②内存；内存即存储图像，使其可以适时地在显示器上显示出来。通常图像处理系统会采用8位处理一种色彩，最初多采用512X512像素，和256X256像素。③CPU；即计算机核心部位，主要对各种图像进行处理。④图像存储部件；个人计算机硬盘可存储数字化图像数据，现在也能运用扫描仪从书刊或照片中将图像输入到计算机中或通过存有图像的光盘下载获取图像。⑤显示器；显示图像和命令的窗口。当前个人计算机的显示器可选择多种表示方式，如色彩，如像素等。

2.2 自动报警系统的软件设计

WINDOWS2000系统其高稳定性和强大功能使其获得广泛应用，该平台较易维护、升级及开发程序，其灵活性便于用户使用。文中所研究的 VissualC++6.0开发语言源自MICROSOFT公司，是一种基于多种平台的开发工具，在程序设计领域中有重要地位。在系统软件设计初始化系统中，各个变量在对图像采集程序进行编制时运用图像采集卡，进而实现图像采集。之后的图像采集、输入过程中，噪声因素会影响图像质量，因此要预处理所采集的图像。可运用运动目标检测算法对监控区域及预处理后的预想进行检测，以此查看是否有人闯入监控区域范围中，系统会在有人时发出警报，无人闯入则对下一帧图像进行采集。

图1 自动报警系统的软件设计图

3 基于图像自动网络报警的软件系统设计

3.1 视频处理

IPL可以在develpper.intel.com上下载解压文件ipl.exe，其 中 共 有 opencv_core_bl_5.zip，opencv_apps_bl_5.zip 及opencv_calib_toolbox_bl_3.zip 3个 Winzip压缩文件。在opencv_apps_bl_5.zip中有源代码，还有一个工程文件“LKDemo为本文研究系统所用，只在其基础上添加自己的代码即可。其中有一个重要的类Ccamera在工程文件LKDemo中，类似“照相机”工具，是完成视频捕捉、创建和初始化视频窗口的基础工作。视频图像的原始数据是开发者的重点，一个属于Cimage类的GetFrame（）成员函数的作用就是获得当前所捕获窗口。在Cimage类中包含图像信息及处理，除了有图像的载入、长、宽、存储等，还有m-img变量，可以说图像的所有参数都在此结构体中。

3.2 智能识别目标

采集视频图像后就要判别监控区域图像是否有异常现象，图2为程序流程图。

图2 程序流程图

首先差值图像；要通过灰度化处理视频图像后再对两帧图像对应像素点的灰度值进行直接比较，每隔一定时间就刷新一次参考图像。

其次语义推断过程；由于灯光、火焰等亮度要高于人体亮度，尤其平均灰度具有一定的稳健性，因此可对出差值图像中区域的平均灰度进行计算，之后根据经验阙值将其分为两个模块处理，分别为火焰识别模块和非法入侵对象识别，目的在于排除因光照因素带来的误报影响。在各种图像处理技术中占据重要影响因素的就是光照，该因素也较难处理。本文所研究系统根据实际情况得知，部分缓慢变化的光照其参考图像的差值图像所得到的区域平均灰度较低且可以排除掉。对于突然变化的如闪电和灯光等光照，这种情况类似于火焰，因此可以将其放入到火焰中再做处理。通常语义推断过程的实现形式为谓词逻辑结合产生式规则，其中规则有以下几点：①IF差值图像区域平均差值≤阙值T2，THEN进入非法入侵物体对模块进行识别；②IF差值图像区域平均差值≤阙值T1，满足当前监控区域无异常。

第三处理目标模块；进入模块后需进一步进行处理，要利用物体模板二值化处理差值图像，目的在于检测图像中有无异常。将物体从背景中分离出后还需求出物体的拓扑和几何特征，便于进一步决策。由于本文所研究系统对快速性和实时性有要求，若利用膨胀剂算法出二值图像每个区域的面积，除了需要较大的堆栈，速度也不理想。往往在区域比较大时会出现堆栈不够用的现象。由此一来，通过尺度滤波器处理后再对差值图像中的个数的总面积进行计算，就可处理上述问题。

3.3 客户端与服务器端之间的通信

服务器主要利用Winsdows Sockets和用户实现通信，连接套接字时采用的是Csocket类，大部分客户端需要往服务器发送监控图像，因此其文件结构定义有几下几种：

最后创建服务器套接字；服务器应用程序中作为一个Internet服务器应用程序通过IP地址联系客户端，能连接多个防火防盗客户端应用程序。图3为该应用程序运行界面。服务器和客户之间的通信处理方式较为相似，唯一不同的，服务器必须对多个来自客户端的连接请求进行处理，要接收所连接的各个客户端所发送的报警图像并保存下来。所以在运行期间，服务器保持一个套接字来监听来自客户端的连接请求，一旦有新的客户发出连接请求时要创建全新的套接字与该客户保持连接并将其添加到指针链表中。因此服务器应用程序要派出两个套接字类，一个用于管理连接，另一个用于管理监听。服务器应用程序的运行界面状态栏会在发生报警时显示报警时间和具体来源。

图3 应用程序运行界面

4 结束语

综上所述，通过网络实现报警在我国还属于新型发展项目，主要因为在当前带宽条件下实时传输大量图像较为困难，需对图像进行压缩后才能连续动态播放图像。本文所研究的软件系统在未来应用中可做进一步完善，尤其随着我国科技能力的增长，还能加入跟踪运动目标及自动检测等，因此对自动网络报警的改进仍然是科研的重点。

[1]刘凯，方跃春，苏宏艮.基于S3C2440的图像型自动火灾报警系统研制[J].长沙民政职业技术学院学报，2011，17（4）:116-118.

[2]杨金聚.基于嵌入式平台的图像监控系统[D].西南科技大学，2014.

[3]杨博.图像型火灾探测系统的研究与设计[D].西安建筑科技大学，2014.

[4]朱朝领，袁双双，汪柏彤.图像火灾报警系统在向家坝水电站的应用[J].水力发电，2014，40（10）:61-64.

[5]罗俊.基于网络化的智能建筑火灾自动报警系统探讨[J].科技信息，2010（21）:1019，1031.

[6]谢荣全，徐志胜.基于BP神经网络在火灾图像探测技术中的应用[J].铁道科学与工程学报，2014（3）:140-145.

[7]樊建永.基于SMS的网络故障自动报警系统的设计与实现[J].中国教育信息化，2010（21）:53-55.

[8]翟顺，王卫红，张衎，等.基于SIM900A的物联网短信报警系统[J].现代电子技术，2012（5）:86-89.

[9]方武.基于GSM网络汽车报警系统设计[J].现代电子技术，2009（17）:197-199.

[10]赵景涛.浅谈城市火灾自动报警监控网络系统的探索[J].城市建设理论研究，2014.

[11]于士程.基于3G网络的远程无人值守图像记录报警系统的研究[D].长春理工大学，2012.[12]施新英.基于GPS网络的交通事故自动报警系统.CN203397484U[P].2014.

[13]徐媛媛，匡斐，钟璐远.基于ARM11平台和GPRS远程无线图像报警系统的研究[J].微型机与应用，2015（2）:38-40.

[14]李占印.山东理工大学消防自动报警系统联网方案设计[J].山东理工大学学报：自然科学版，2014（4）:69-71.

[15]顾春梅.网络化、集成化将成为防盗报警发展的新趋势[J].安全&自动化，2014:46-48.

Automatic image-based network alarm software system design

YUAN Xiao-ling
（Shaanxi Vocational College of Finance and Economics，Xianyang 712000，China）

Based on the image processing technology designed to automatically network alarm software systems that monitor the area can get an image signal through the camera，and then by the frame grabber converts the signal into a type of computer that can be processed，and finally by the judge whether the monitored region into suspicious targets，and decide whether the police.The design of automatic network alarm monitoring software panorama shooting area，to avoid noise when measuring the sensitivity of a single collection point，the most important is to reduce the false negative rate and false alarm rate.

automatic network alarm；image processing technology；software；design

TN0

A

1674－6236（2016）18-0135-03

2015-03-23 稿件编号：201503313

袁小玲（1980—），女，陕西西安人，硕士，讲师。研究方向：计算机软件应用。