基于图像处理的远程监控报警系统设计

张一杨

摘 要：监控报警系统是当今社会各个安防工作中采用的主要监控手段，随着信息处理技术和电子技术的快速发展，弥补了传统监控技术的灵敏度低、误报率高等缺陷。针对传统监控手段的缺陷，结合机器视觉技术，利用摄像头采集监控，对其进行图像处理和入侵识别，并将报警信息利用TC35模块远程传送，实现远程报警功能。

关键词：图像处理;监控;报警

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.03.092

1 引言

监控报警系统已经广泛地应用于生产和生活中的各类场所和领域。传统监控报警系统多采用红外监控、微波监控、模拟视频监控等技术，存在灵活性低和较高误报率的缺陷。本文对传统的监控报警系统加以改进，采用基于机器视觉技术的自动报警系统，通过对所监视区域的实时监控，实现低误报率和低漏报率的自动监控功能。

2 硬件系统

基于图像处理技术的防盗报警系统设计划分为软件部分和硬件部分，硬件由摄像头、上位机和TC35i无线传输模块组成。

摄像头对所监控的区域进行实时的图像拍摄。拍摄到的图像传到上位机，由上位机识别软件进行图像处理和识别，识别到入侵信号后，通过串口控制TC35i模块发送报警短信息。系统图硬件结构如图1所示。

3 软件系统设计

监控系统的软件部分是基于Visual Basic环境编写的上位机，软件完成对监控图像的周期性采集，灰度变换、二值化和边缘检测以及入侵识别功能。

上位机在运行状态下，周期性的对摄像头拍摄的图像进行采集，对被采集的图像做预处理分析为识别入侵做特征量的准备，最后通过时帧差分法对前后两帧图像进行运算。根据运算结果与设定阈值的比较判断是否有入侵信号，实现自动识别功能。程序流程图如图2所示。

3.1 图像采集

在被监控区域安装摄像头并对监控区域进行图像采集。本文选择利用ezVidCap控件，上位机控制USB摄像头对所监控区域进行拍摄，并利用cmdSaveDIB_Click過程对所拍摄图像进行周期性采集、保存。

3.2 图像灰度化、二值化

上位机采集并保存的图像为彩色图像，需要对其进行灰度化、二值化的处理。上位机根据位图的结构和组成，定义图像的宽度、高度和每一行图像字节数等变量。使用GetObject函数获取并计算出图像的每个像素字节数Ps和总字节数Bs，通过为灰度图像设定一个阈值K，灰度值小于K的像素置为0，灰度值大于K的像素置为255，实现fx二值化。

原理如下：

其中K为指定的阈值。

通过判断对每个像素的每个字节赋值0或255，从而达到图像灰度化、二值化的目的。

3.3 图像边缘检测

图像中的边缘是目标图像和背景图像的分界线，用以区分目标和背景图像。常用的边缘检测的算法包括Roberts算子、Sobel算子等，本文采用Roberts算子实现图像的边缘检测。

边缘的锐利程度由图像灰度的梯度决定。梯度是一个向量，f指出灰度变化最快的方向和变化量。

3.4 时帧差分法

利用时帧差分法对前后两帧图像进行对比，记录帧图像内字节数值为255的字节个数，对其做差，并把结果与预先设定的阈值进行比较。如果结果大于阈值，上位机就会打开串口报警。否则，继续进行比较。阈值的选取是通过大量实验数据得到，经过对不同场所的图像采集及预处理，统计出不同场所下像素值255的像素个数，其范围表如表1所示。

表1是不同实验环境下有人与无人时图像比较结果，运算结果在可作为阈值设定的依据。

3.5 自动报警

如果时帧差分法得到的结果大于阈值，就会打开串口，向TC35i模块发送AT指令，进行自动报警。需要报警的时候，上位机将报警短信发送至当前发送号码。当报警成功后，界面的网络提示框会显示“号码设置成功！请等待……”，当成功发送短信以后，界面网络提示框会显示“发送成功”。如图3所示。

4 结论

本文对基于图像处理技术的监控系统进行了分析和设计，利用摄像头采集监控图像并传至上位机，上位机是软件周期性采集单帧图像，实现了单帧图像的预处理，即图像的灰度化、黑白化和基于Roberts算子算法的边缘检测。通过实验得出合适的阈值，结合背景差分法对前后两帧图像进行对比，实现入侵判断。确定入侵信息后，通过串口利用AT指令控制TC35i模块发送短消息，实现远程报警功能。

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