基于线阵像素差值法的智能数字视频监控系统设计与实现

摘要

数字视频监控系统是以摄像头作为图像获取工具,结合声音监听,报警探测及其它控制设备组合而成的一种智能安全防范技术。数字视频监控系统信息量大、视觉直观、信息便于保存、功能齐全、控制灵活,可以节省大量安全保卫巡逻人力物力,在安防领域中得到广泛应用。
　　 相对于传统的有人职守型视频监控系统,监控系统报警智能化是一个新的发展趋势。实现这一过程的关键技术是视频画面运动检测,即判断视频中相邻的两个关键帧之间的画面变化,从而在静止背景下发现进入到监控区域中的运动物体。
　　 本论文主要从USB视频采集,关键帧视频画面运动检测以及远程监控等方面进行了研究。首先实现从前端USB摄像头获取视频图像信息,而后对其中的关键帧进行图像分析,判断是否有运动物体进入到监控区域。如果发现异常,即进行抓图。并且将报警信息发送到用户终端,实现报警。
　　 对于最关键的运动检测部分,本文提出了一种新的精简算法,相对于传统的关键帧全画面像素做差算法,它进行了简化和改进,将监控画面进行了线阵划分,只针对特定的几条关键线阵像素进行对比计算。全画面像素算法对CPU的占用量极高,在高像素画面下进行实时监控时,经常出现因为计算机量大导致系统延时,视频画面不同步等等问题,影响了实时监控效率。本文提出的算法在不影响运动检测准确度的前提下,极大缩短了程序的计算时间,提高了系统工作效率,可以满足数字视频监控系统对实时监控和画面运动检测的需要。
　　 整个采集控制软件的开发使用了微软公司的采用COM组件技术的DirectShow开发包,基于C++语言和MicrosoftVisualStudio集成开发环境。系统平台的工作流程是首先获取USB摄像头传来的视频数据流,从中筛选出连续的关键帧,并且同时由软件对相邻的两个关键帧进行实时地对比判断,如果发现出图像变化,即抓图,并且向用户终端发送报警信息。整个系统可以在PC机由软件来查看监控过程和视频画面。
　　 本论文提出的关键帧线阵像素差值算法,经过实验证明可以比较可靠地完成静止背景下图像运动检测功能。同时,在现有基础上,对线阵划分的设置可以进行进一步改进,能够针对具体的监控区域选择合适的线阵划分方法和模式,从而提高运动检测的针对性,提高系统的实用性。结合当前视频监控技术的发展趋势,本文在最后就智能监控的网络化和远程化进行了展望,对报警信息的发送和接收实现方式提出了几种可行性方案。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 数字视频监控国内外发展现状

1.3 课题研究的意义

1.4 本论文主要研究内容

2 数字视频技术介绍

2.1 数字视频技术概述

2.2 数字视频捕捉采集技术

2.3 数字视频的优点

3 USB视频采集相关技术组成

3.1 视频传输接口

3.2 图像处理概述

3.3 视频压缩技术

3.3.1 无损压缩和有损压缩

3.3.2 帧内压缩和帧间压缩

3.3.3 对称编码和不对称编码

3.3.4 多媒体国际标准和格式

3.3.5 BMP格式图像概述

3.3.6 视频信号制式

3.3.7 数字视频压缩技术

3.3.8 视频采集卡相关

4 系统采用开发技术和环境

4.1 面向对象的程序设计

4.2 visual Studio.NET平台和C++语言

4.2.1 Visual Studio.NET平台概述

4.2.2 C++语言介绍

4.3 DirectX和DirectShow技术

4.3.1 DirectX介绍

4.3.2 DirectShow原理与视频流传输机制

4.3.3 USB视频信息捕捉的实现

5 静止背景下运动检测的实现

5.1 图像变化运动检测的构成与概述

5.1.1 运动检测的概述

5.1.2 运动检测的原理以及几种基本实现方法

5.1.3 运动检测的实现机制和过程

5.2 光路遮断式传感报警器原理

5.3 视频画面的线阵像素分割算法

5.4 软件设计的实现

5.5 两种算法的优劣比较

6 总结和展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文