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改革开放以后,社会经济飞速发展,大规模人口流动引发的社会安全隐患越发明显,安全防范工作受到了社会各界的重视。视频监控系统作为安防行业重要的分支之一,它的出现顺应社会发展的需要。视频监控系统是计算机技术在安防领域的一种典型应用,它集电子科学、计算机技术、多媒体技术、图像处理技术、网络技术和通信技术等多种技术于一身,是视频、音频和数据一体化的解决方案,为保障国家安定、社会和谐起着举足轻重的作用。由于国内对视频监控系统的研究起步较晚,在技术上还比较落后,因此加强视频监控技术的研发,开发实用型、经济型的视频监控系统是很有必要的。
视频监控技术已经有40多年的历史,随着计算机技术和多媒体技术的日益发展和技术融合,智能化、数字化、高速化、网络化、平台化和高稳定性是视频监控系统发展的趋势和方向。本论文是在开发多功能安防视频监控系统的基础上撰写而成的。
目前绝大部分的小区视频监控系统都是使用视频采集卡,将摄像头采集到的视频信息转换成为数字视频信息后传输到PC机存储,这种基于PC机的本地视频监控系统,视频采集卡起着举足轻重的作用。随着图像处理技术的不断发展,视频采集卡的性能不断增强,使系统的稳定性和可靠性明显提高。
本文以居民小区的视频监控为应用背景,提出并设计开发了一种基于“PC机+视频采集卡+红外探测模块+人脸检测+监控客户端”的本地视频监控系统。系统总体上采用Client/Server(客户机朋艮务器)结构开发设计,在Visual Studio2005软件平台上引入面对对象的编程思想,基于微软MFC类库和图像视觉库OpenCV进行软件开发。在硬件方面,增加了红外探测模块,使系统监控功能更加多样化,克服了传统视频监控系统功能单一、视频捕获主动性差等问题。在系统客户端软件方面,增加了人脸检测功能,能够自动检测监控区域内的人脸个数,启动语音报警功能。本系统采用模块化设计思想,从软、硬件结构上按功能划分模块,各功能模块相对独立,通过标准接口连接组成系统。功能模块可以根据需要、成本、目标等条件进行裁剪组合,构建一个经济、高性能、适应性强的视频监控系统。
本论文共分七章。第一章简单介绍了视频监控系统的发展历程和国内外研究现状,指出了视频监控技术的重点和难点,并阐明了本课题的研究意义和本文的研究内容。
第二章对视频监控系统进行总体设计和需求分析,确定了系统的总体平台架构,并对系统监控客户端进行软件功能模块的划分。
第三章对红外探测模块的功能进行实现。红外探测模块是本系统扩展的硬件模块,主要由单片机和热释电红外探测器组成。重点介绍了红外探测器对运动目标的探测和单片机与PC机之间的数据通信,构建起红外探测模块与PC机数据通信的桥梁。
第四章实现视频图像中的人脸检测。主要介绍了AdaBoost算法的基本思想、Harr矩形特征的几种描述形式、弱分类器、强分类器的构造和级联分类器的训练方法；分析了利用积分图快速计算矩形特征值的方法；最后对测试集进行了实验并分析了结果。
第五章研究和搭建了视频图像数据采集平台。综合系统开发周期、成本和总体性能方面选择了基于采集卡的SDK视频采集方案。简单介绍了视频采集卡的工作原理和进行二次开发时的环境配置,重点介绍了通过采集卡的SDK开发包实现视频图像数据的采集处理。
第六章设计和实现了系统监控客户端。首先介绍了主控界面及系统操作流程,然后分别介绍了用户管理、视频监控、视频捕获方式选择、视频检索回放、语音报警和日志管理这六个软件功能模块的设计和实现,重点介绍了根据红外探测模块和人脸检测功能实现视频图像的多方式捕获和系统自动检测语音报警。
第七章总结与展望。对论文和课题的完成过程和结果进行了总结,指出了不足,提出了展望。