淺談面向多傳感器智能監(jiān)控系統(tǒng)的技術研究論文
淺談面向多傳感器智能監(jiān)控系統(tǒng)的技術研究論文
智能監(jiān)控系統(tǒng)是采用圖像處理、模式識別和計算機視覺技術,通過在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊,借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉視頻畫面無用的或干擾信息、自動識別不同物體,分析抽取視頻源中關鍵有用信息,快速準確的定位事故現(xiàn)場,判斷監(jiān)控畫面中的異常情況,并以最快和最佳的方式發(fā)出警報或觸發(fā)其它動作,從而有效進行事前預警,事中處理,事后及時取證的全自動、全天候、實時監(jiān)控的智能系統(tǒng)。以下是學習啦小編為大家精心準備的:淺談面向多傳感器智能監(jiān)控系統(tǒng)的技術研究相關論文。內容僅供參考,歡迎閱讀!
淺談面向多傳感器智能監(jiān)控系統(tǒng)的技術研究全文如下:
1概述
在視頻監(jiān)控領域中,其傳統(tǒng)技術手段都是通過人員來實現(xiàn)人工監(jiān)控動態(tài)目標,而這種監(jiān)控方式的最大問題就在于人員容易疲勞,難以實現(xiàn)對每路視頻信號的實時監(jiān)控,在出現(xiàn)突發(fā)事件的情況下,報警精確度也比較差,經(jīng)常出現(xiàn)誤報、漏報現(xiàn)象,要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的事后分析也比較困難。所以,為了能夠徹底解決這些問題,人們將基于計算機視覺的控制技術引入到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,經(jīng)過多年發(fā)展,已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一種新型的視頻監(jiān)控技術,即智能視頻監(jiān)控。本文主要設計一種基于聲光聯(lián)合定位的多攝像頭智能化監(jiān)控方案,其工作流程可以概括為:通過聲源對目標進行自動定位處理,然后再利用高性能的云臺驅動系統(tǒng)來實現(xiàn)對特定動態(tài)目標的快速跟蹤與監(jiān)控。
2智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構成
文中智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結構中主要包括視頻采集控制模塊、服務器模塊以及行為理解和決策模塊等。在整個智能監(jiān)控系統(tǒng)的部署應用中,主要采用分布式的控制方式,將每個節(jié)點都作為相對獨立的子系統(tǒng)來使用。所以,在每個節(jié)點中,都包括了音頻和視頻信號采集組件、防護罩以及云臺控制組件等。
對于系統(tǒng)中的視頻采集控制模塊,主要將攝像機作為目標信息獲取的設備,通過各種類型的CCD圖像傳感器部件,將采集到的輸出信號經(jīng)過視頻信號處理電路后,將其轉換為標準的視頻信號,然后再通過以太網(wǎng)傳送到服務器端,這樣就可以對其進行包括壓縮和解碼在內的一系列處理。
對于系統(tǒng)的服務器端,又可以分為三個不同的子模塊,分別是視頻編碼解碼、視頻處理以及窗口界面等。通常,在視頻的編碼子模塊中都采用MPEG-4視頻壓縮標準,實現(xiàn)對采集控制模塊所傳送過來的視頻信號的壓縮編碼;而視頻解碼模塊則可以完成對碼流的實時解碼與播放;視頻的處理模塊,則能夠實現(xiàn)視場內運動目標的自動檢測與實時識別,從而實時掌握和獲取目標的狀態(tài)信息。對于系統(tǒng)中的行為理解與決策模塊,主要功能就是通過初步處理后的圖像數(shù)據(jù),對其中的目標特性進行進一步的深入分析和挖掘,從而實現(xiàn)對視場內各種類型目標行為的深度理解,完成對客觀場景的最終解釋過程,為智能化系統(tǒng)的決策提供支持。在該模塊中,還包括了三個組件,即:理解、狀態(tài)估計與決策推理等。
3關鍵技術研究
3.1云臺控制系統(tǒng)與技術
可以將監(jiān)測獲取的目標位置輸入到云臺控制系統(tǒng)中,作為其輸入信號使用,從而實現(xiàn)云臺跟隨運動目標移動的控制過程,將運動目標一直位于系統(tǒng)監(jiān)控視場的中心。在此過程中,為了能夠為云臺的跟蹤提供靈敏的響應速度以及較高的跟蹤精度,可以在系統(tǒng)中設置多個控制和調節(jié)器件,分別實現(xiàn)對位置、轉速和電流的調節(jié)和控制。針對那些快速移動的目標,為了能夠對其進行精確跟蹤,采用永磁直流力矩電動機作為執(zhí)行元件,這也是考慮到這種元件更適用于高精度的位置伺服系統(tǒng)以及低速的控制系統(tǒng)中。
3.2運動目標檢測技術
現(xiàn)在所廣泛采用的運動目標檢測,就是要從連續(xù)變換的序列圖像中,將發(fā)生變化的區(qū)域進行識別、分割處理。一種常用的檢測算法為幀間差分法,可以較好地使用環(huán)境的變換,完成對運動目標的檢測,但該算法所得到的像素點不夠完整,因此需要對其進行形態(tài)學處理,進而得到更加完整的運動目標。在對監(jiān)控圖像進行處理之前都需要預處理過程,從而消除由于各種因素所造成的噪聲,這些因素主要包括天氣、光照強度、傳感器質量等,進而改善圖像的質量和效果,便于后續(xù)操作與處理過程的實施。
接著,就需要通過數(shù)學形態(tài)學理論對得到的運動目標圖像進行處理,進而在保持其原本形狀的情況下,將與圖像中目標不相干部分剔除掉。經(jīng)過數(shù)學形態(tài)學的處理過程后,就能夠將圖像中的一些孤立點和小的空洞消除掉。不過,圖像中所存在的一些尺度較大的空洞則難以有效消除,所以,還需要設計連通性區(qū)域檢測過程,這樣,所有的圖像中存在的空洞就進本消除,從而保證了獲取的運動目標更加完整。
3.3聲源定位技術
在某個空間平面中麥克風位置確定的情況下,如果假設聲源S的位置點坐標為(x, y),則充分考慮聲源與接收點位置的差異,將聲音到達各個接收器的時間差表示為t。
其中, 1 t 表示第1和第2個接收器的聲音時間差,2 t 表示第1和第3個接收器所收到的聲音時間差,而v表示大氣中聲音的傳播速度。所以,通過上面的式子,利用計算機對1 t 和 2 t 進行測量,進而就可以得到聲源點的具體坐標位置。
4實驗結果與分析
在實驗室中,可以就文中系統(tǒng)所涉及的技術進行仿真實驗?;诼曉吹亩ㄎ凰惴ɡ肅語言編碼,硬件以8051單片機為平臺;對于運動目標的檢測試驗則選用一般的PC機。
對于聲源定位算法,主要在距離聲源測試點5m左右的范圍內完成測試過程,經(jīng)過試驗準確獲得了目標位置,且測量結果的誤差精度為mm級別。
云臺控制系統(tǒng)的仿真主要通過Simulink來完成系統(tǒng)的建模與仿真過程,試驗結果表明,如果將階躍信號輸入系統(tǒng),則可以將穩(wěn)態(tài)誤差控制在0值,說明定位精度較高;如果輸入為正弦信號,則系統(tǒng)輸出能夠對輸入成功響應,這也反映了系統(tǒng)的跟隨性能較好,可以滿足設計的基本需求。如果采用了數(shù)字控制系統(tǒng),則系統(tǒng)的動態(tài)性能會更高。
運動目標的檢測,在運動目標提取過程中沒有對攝像機的運動進行考慮,只針對室內環(huán)境中的人體視頻序列,以及室外環(huán)境中的運動車輛視頻序列,利用相鄰三幀差分方法進行測試,檢測結果表明算法能夠較好地提取運動目標。
5結語
論文中設計了一種智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案,該方案利用聲源定位技術來實現(xiàn)目標快速定位,通過相鄰三幀圖像序列的差分方法實現(xiàn)運動目標提取。系統(tǒng)能夠對攝像機的姿態(tài)進行實時調整和控制,完成對高速運動目標的精確跟蹤。在仿真實驗的基礎上,對這些技術進行了驗證,說明了文中所采用方法的可行性。
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