基于LabVIEW的视频监控系统的设计

丁涌 苏瑀浵 王鑫 王慧敏

摘要：该视频监控系统通过LabVIEW和IP摄像头实现视频监察功能。它的设计思路主要分为图像处理，视频播放以及视频监控系统的生成。图像处理部分又分为图像采集，压缩保存和优化处理。其中压缩保存是重点，选用AVI编码与解码进行视频文件压缩，最终实现一个具有视频的实时监控与播放的功能的视频监控系统。

关键词：LabVIEW;视频监控;图像采集;压缩保存

中图分类号：TP3       文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）31-0117-03

当今社会，视频监控行业作为国家安全防范领域的核心产业，其利润可观，从2010年的新兴产业，年利润达300亿元，到现如今的主要产业，年利润突破千亿元，并且，该行业的发展还在迈向新的高度，智能化的发展已经是发展的必然趋势。就目前视频监控系统在各行各业中应用来分析，其使用范围广泛，大至大型的活动商场与车站，小至个人的店铺或定点实验研究;其研究方向实时更新，例如近年来兴起的人脸识别，车牌识别等技术[1]。可以说，视频监控已经已融入人们的生产生活当中，并且其作用还在持续更新，已经成为人们财产与利益的强力保障。

本文设计一个视频监控系统，通过采用LabVIEW的运动与视觉模块进行编程，开发出一个以计算机虚拟仪器为核心的视频监控系统，完成基本的视频图像采集，处理与播放功能。

1 总体设计方案

本论文是基于LabVIEW的视频监控系统的设计，利用LabVIEW完成视频监控系统的程序设计，结合IP网络摄像头[2]，达到软硬件相结合的目标，进而实现整个视频监控系统的设计。视频监控系统主要是视频图像处理和视频播放，其中，图像处理包括视频图像的采集，视频图像的压缩，视频图像的时间文本添加。最后生成系统软件。系统设计流程图如图1所示：

2 视频图像处理

2.1 视频图像采集

本次设计选择IP网络摄像头作为图像采集的硬件，基于LabVIEW视觉与运动模块，进行图像采集软件部分的编程。分析视频图像是一帧一帧的录入，选择while循环语句;图像信息经过缓存处理后，最终显示到Image Display面板上。该部分的重点是视频采集，因此，选择IMAQdx Open Camera VI函数控件进行摄像头的选择。其具体功能程序面板及前面板如图2所示。端口Session In进行常量选择，选择cam0，代表调用IP网络摄像头。Error In用于描述此VI或函数运行时的错误状态。正常运行时是显示无错误状态，发生错误时，该函数控件会输出报错警示;只有在VI或函数运行前无错误时此VI或函数才能正常运行。Error Out即错误出包含错误信息。

2.2 视频图像压缩

经过视频图像采集后，由于图像数据的内容过大，无法进行后续的播放处理，因此，要对视频图像进行压缩处理，基于LabVIEW的平台，选择AVI编码与解码处理，压缩视频图像信息。在此过程中，还要注意压缩图像获得的编码器名称，目的是方便后期解码播放，编码器输入不正确，整个压缩处理就会失败。因此，选择IMAQ AVI2 Get CodecNames VI，记录每次压缩图像数据所需的编码器名称。

该部分的核心是AVI压缩技术，它包括AVI编码与解码，分别对应IMAQ AVI2 Write Frame VI和IMAQ AVI2CreateVI控件[3]。IMAQ AVI2 Write Frame VI控件功能是帧写入，相当于AVI编码技术，其功能端口如图4所示，AVI Refnum是从IMAQ AVI2 Create VI中获得视频相关设置，将每一帧的图像写入创建视频所设置的位置，Image是将图像采集部分IMAQdx Grab2 VI输出每一帧的图像按顺序逐个传入到该函数，使监控画面按顺序将每帧画面写入硬盘中。IMAQ AVI2CreateVI控件的作用是对AVI文件进行路径保存与访问。其功能端口如图5所示，AVI Path是AVI压缩文件的访问指令单元，包括文件的完整路径和名称。此路径可以由用户或从文件对话框VI的LabVIEW提供。Frames Per Second是所选择每秒的帧数以用播放AVI。

2.3 视频图像优化处理

由于采集和压缩，保存后的视频图像过于单调，结合以往视频监控的实例，进行了给视频图像添加时间文本的简单优化处理，使保存的视频文件能够同时记录视频拍摄的时间。使用IMAQ Draw Text VI 控件将获取的时间添加至图像上。其功能端口如图5所示。创建color常量，本次设计选择Black on White。

2.4 视频播放设计

视频图像的压缩和保存以及添加时间文本后，在LabVIEW中的视频监控系统中添加一个播放器，打开播放器就可以选择保存的监控录像进行播放。在本环节中我选择了LabVIEW中自带的WindowsMediaPlayer播放器完成视频的播放任务，同时又下载了相应的视频解码软件，使得AVI格式的视频文件可以正常播放出来。

该部分核心是播放机器的建立，选择LabVIEW自带的播放器WindowsMediaPlayer，它的创建可有两种方式，一种是直接在Net和ActivesX模块中直接选择WindowsMediaPlayer，另一种是通过选择ActivesX容器模块，右键单击并选择“插入ActivesX事件”，选择WindowsMediaPlayer。

2.5 视频监控系统生成

为方便每次的视频监控，进行了视频监控的labview的軟件生成，方便每次视频监控的打开与检测。具体流程如下：生成EXE文件→SETUP安装文件。生成安装图标如图8所示。

3 实验结果

生成视频监控程序软件后，打开软件即可进行视频监控。分为两个窗口，视频采集窗口是进行视频图像信息的采样与压缩保存，视频播放窗口是进行视频的播放，根据选择的路径不同，可以播放不同的视频文件，也可以对同一个视频文件进行刷新处理，记录最近时间段的视频内容。

视频图像采集时，自动生成相应的AVI编码，并由IMAQ AVI2 Get CodecNames VI控件将生成的编码列表记录下来，点击停止按钮就可以结束视频采集部分，如下图9所示。视频播放时，由于WindowsMediaPlayer的功能较为齐全，只需选择不同路径的文件就可以实现不同视频播放的目的。

参考文献：

[1] 杨慧闻，张嘉琪.基于LabVIEW的实时监控视频调用的三种模型研究[J].电脑知识与技术，2020，16（36）：238-242.

[2] 张兰勇.LabVIEW 程序设计基础与提高[M].：，2012.

[3] 詹程城.基于Linux的无线视频监控系统设计[D].桂林：广西师范大学，2018.

【通联编辑：朱宝贵】

收稿日期：2021-05-25

作者简介：丁涌（1999—），本科在读;苏瑀浵（2001—），本科在读;王鑫（2001—），本科在读;通信作者：王慧敏，女，讲师。