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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

作　者: 李祥福
导　师: 亓夫军
学　校: 中国海洋大学
专　业: 光学工程
关键词: 数字视频监控运动检测线阵像素 DirectShow Microsoft Visual Studio
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
引　用: 0次
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内容摘要

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Microsoft Visual Studio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。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-16
  1.1 引言  11
  1.2 数字视频监控国内外发展现状  11-13
  1.3 课题研究的意义  13-15
  1.4 本论文主要研究内容  15-16
2 数字视频技术介绍  16-19
  2.1 数字视频技术概述  16
  2.2 数字视频捕捉采集技术  16-18
  2.3 数字视频的优点  18-19
3 USB视频采集相关技术组成  19-35
  3.1 视频传输接口  19-24
  3.2 图像处理概述  24-25
  3.3 视频压缩技术  25-35
    3.3.1 无损压缩和有损压缩  26-27
    3.3.2 帧内压缩和帧间压缩  27
    3.3.3 对称编码和不对称编码  27-28
    3.3.4 多媒体国际标准和格式  28-29
    3.3.5 BMP格式图像概述  29-32
    3.3.6 视频信号制式  32
    3.3.7 数字视频压缩技术  32-33
    3.3.8 视频采集卡相关  33-35
4 系统采用开发技术和环境  35-55
  4.1 面向对象的程序设计  35-38
  4.2 Visual Studio.NET平台和C++语言  38-42
    4.2.1 Visual Studio.NET平台概述  38-39
    4.2.2 C++语言介绍  39-42
  4.3 DirectX和DirectShow技术  42-55
    4.3.1 DirectX介绍  42
    4.3.2 DirectShow原理与视频流传输机制  42-44
    4.3.3 USB视频信息捕捉的实现  44-55
5 静止背景下运动检测的实现  55-74
  5.1 图像变化运动检测的构成与概述  55-59
    5.1.1 运动检测的概述  55
    5.1.2 运动检测的原理以及几种基本实现方法  55-57
    5.1.3 运动检测的实现机制和过程  57-59
  5.2 光路遮断式传感报警器原理  59-60
  5.3 视频画面的线阵像素分割算法  60-68
  5.4 软件设计的实现  68-72
  5.5 两种算法的优劣比较  72-74
6 总结和展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
硕士期间发表论文  81

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