基于智能圖像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳紀(jì)銘，陳利平

（湖南工學(xué)院，湖南衡陽(yáng)，421002）

0 引言

最近幾十年來(lái)，由于鑲嵌技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步與各種鑲嵌式CPU的不斷發(fā)展，圖像監(jiān)控技術(shù)也獲得了相當(dāng)大的進(jìn)步空間，并在諸多專業(yè)發(fā)展方向上得到社會(huì)廣泛的關(guān)注。最近幾年，由于國(guó)內(nèi)安全與消防事業(yè)得到了快速進(jìn)步，而監(jiān)控儀器的類別也越來(lái)越多樣化，然而民眾對(duì)監(jiān)控儀器的使用要求也有了越來(lái)越高的標(biāo)準(zhǔn)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了基礎(chǔ)化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展[1]。前期的圖像監(jiān)控系統(tǒng)是第一代監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)視頻的模擬設(shè)備，這其中主要是利用了磁帶錄音設(shè)備作為儲(chǔ)存儀器，視頻的傳輸利用和采集路線則是模擬初步線路走向。這種系統(tǒng)主要是利用攝像頭對(duì)采集視頻進(jìn)行模擬發(fā)射，之后再在線路傳輸過程中通過信號(hào)發(fā)射的進(jìn)程與類別進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所以其抗打擾能力較低，容易受周圍噪音的影響，也容易出現(xiàn)信號(hào)減弱，導(dǎo)致圖像監(jiān)控端口的監(jiān)控圖像的質(zhì)量較差且圖像在傳輸過程中的速度也極其不穩(wěn)定，容易受初始化傳輸線路的局限，造成初始期的視圖像監(jiān)控系統(tǒng)的線路之間的傳輸效率較低，不這對(duì)遠(yuǎn)程傳輸與警示也會(huì)造成不必要的麻煩[2]。

1 基于智能圖像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 傳感器DVS520PC 設(shè)備

傳感器DVS520PC設(shè)備是本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，客戶主要是通過PC機(jī)對(duì)產(chǎn)品和傳感器進(jìn)行配套設(shè)計(jì)，這就相當(dāng)于在圖像視頻的使用上設(shè)置一系列的監(jiān)控范圍與類別[3]。之后， 再進(jìn)行更新下載，完成下載后傳輸?shù)紽rame work之中以后，智能圖像視覺的傳感器設(shè)備就能夠脫離DVS520PC 設(shè)備而直接實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管道的監(jiān)測(cè)，具體傳輸運(yùn)行的時(shí)候，可以通過DVS520PC 設(shè)備完成實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景監(jiān)控的設(shè)定目標(biāo)，假如可以和數(shù)據(jù)庫(kù)相鏈接，就能夠完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。這其中光源變化是影響儀器視覺效果如何的直接原因，這就導(dǎo)致它會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)輸入的過程以及最低百分之三十的使用效果產(chǎn)生最直接影響。因?yàn)槠錄]有統(tǒng)一使用的儀器視覺光照效果。因此，根據(jù)每一個(gè)特殊場(chǎng)景的使用案例，是要根據(jù)相匹配的光照設(shè)置，以便達(dá)到其最大使用效果。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中，需要按照被使用對(duì)象的一系列特征，采取特殊光源。特殊光照是將高頻率的光脈沖擊映射到圖像屏幕之中，這就要求攝像機(jī)的掃描效率與光照的閃爍速度統(tǒng)一。傳感器DVS520PC設(shè)備主要導(dǎo)入的CTO數(shù)據(jù)信號(hào)當(dāng)做是POC 的輸入信號(hào)，再根據(jù)邏輯計(jì)算之后的POC數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，從而完成儀器設(shè)備的圖像監(jiān)控，排除掉不及格的數(shù)碼管道。其電源設(shè)計(jì)主要按照智能AI技術(shù)的傳感器以及特殊的供電來(lái)源，依據(jù)智能圖像視覺產(chǎn)品的特定設(shè)置。傳感器DVS520PC設(shè)備采取的是25V 直流電壓的電路電源。值得注意的是，如若利用采集化光源涉筆，那么電源的供電效率和電壓設(shè)置都需要繼續(xù)增加10W以上。

1.2 數(shù)碼管及其他輸入設(shè)備

數(shù)碼管有必要放置統(tǒng)一流水線上，由于其伴隨著流水線進(jìn)行活動(dòng)。所以當(dāng)活動(dòng)到監(jiān)測(cè)地位的時(shí)候，需要立馬開關(guān)數(shù)碼管，這個(gè)時(shí)候，數(shù)碼管就已經(jīng)進(jìn)入到攝像鏡頭的監(jiān)測(cè)范圍之內(nèi)，這些主要是按照流水線的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和工作速度而設(shè)立的，鏡頭大多時(shí)候都是被固定在一定地點(diǎn)上的，而設(shè)置在流水線一邊的電子眼這個(gè)時(shí)候就會(huì)立馬發(fā)射出一個(gè)引導(dǎo)信號(hào)，圖像傳感器在接受到引導(dǎo)信號(hào)之后，就會(huì)馬上即時(shí)拍攝一張視覺倒像，幾乎在拍照的時(shí)候，其圖像傳感器的特制光源就會(huì)閃爍一次。視頻的采集端口主要是監(jiān)控系統(tǒng)搜集視頻數(shù)據(jù)的來(lái)源。視頻采集終端則是從監(jiān)控鏡頭之中采集到特定場(chǎng)景的圖像信息，且對(duì)其進(jìn)行初步模擬處理。因?yàn)槌跏蓟膱D像采集量在圖像屏幕的分辨率、鏡頭質(zhì)量以及最終的圖像傳輸質(zhì)量上都和移動(dòng)儀器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的使用存在較大的差別。所以，圖像采集端口有必要對(duì)特定場(chǎng)景下的圖像數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行數(shù)碼編程的壓縮化處理，以便其在 GPR 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端上極其有限的寬帶設(shè)置條件下可以進(jìn)行即時(shí)傳輸?shù)膱D像數(shù)流。為了將圖像數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)終端上，圖像采集終端是除了獲得圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼、壓縮以外，還有必要對(duì)壓縮以后的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭龑?dǎo)儀器上面，以此將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中的每一個(gè)特定場(chǎng)景采集下的圖像終端與操控者進(jìn)行聯(lián)系。其工作流程如圖1所示， 客戶還能夠?qū)⒚刻旎蛎總€(gè)月的諸多監(jiān)測(cè)報(bào)告和結(jié)果利用PC 機(jī)傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)的圖像信息采集庫(kù)之中。

圖1 工作流程圖

2 基于智能圖像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 視頻采集端口設(shè)計(jì)

基于圖像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控功效是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為基礎(chǔ)的功能之一，它主要項(xiàng)圖像采集端口提供了到客戶最終使用的圖像場(chǎng)景下的信息。這一過程是將即時(shí)的圖像信息從監(jiān)控實(shí)景轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線端口的傳輸。所以，寬帶的流量設(shè)置會(huì)導(dǎo)致視圖像信息有必要經(jīng)過編程設(shè)計(jì)進(jìn)行壓縮處理，這一個(gè)具體過程主要是由圖像采集的設(shè)計(jì)程序即時(shí)實(shí)現(xiàn)的，如表1所示。

表1 混合圖像幀數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

圖像采集端口的運(yùn)轉(zhuǎn)在和監(jiān)控鏡頭進(jìn)行直接聯(lián)系的獨(dú)立基礎(chǔ)之上，在系統(tǒng)操作進(jìn)行運(yùn)營(yíng)之前，網(wǎng)絡(luò)管理員有必要對(duì)采集終端的一系列參數(shù)進(jìn)行特定設(shè)置，這其中涵蓋了可以監(jiān)控特定場(chǎng)景的客戶身份、指定運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)器的IP以及所采取的視頻編程標(biāo)準(zhǔn)。圖像采集終端可以根據(jù)監(jiān)控鏡頭的拍攝獲取到特定采集的圖像，之后再根據(jù)匹配的編程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鏡頭拍攝的視頻進(jìn)行即時(shí)地設(shè)計(jì)、采集與壓縮。這樣一來(lái)，既能夠降低其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的圖像傳輸?shù)木唧w速度，使得系統(tǒng)遭受計(jì)算機(jī)網(wǎng)速帶寬的局限性一定程度上降低；最為重要的是，還能夠減弱移動(dòng)儀器終端對(duì)圖像編碼進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)所要求的需求量。這導(dǎo)致移動(dòng)儀器可以即時(shí)地對(duì)編程設(shè)計(jì)進(jìn)行壓縮處理后的圖像信息進(jìn)行播放。所有圖像的采集終端的參數(shù)對(duì)照進(jìn)行有計(jì)劃的、有條理的系統(tǒng)操作配置。為了最大程度的降低計(jì)算機(jī)網(wǎng)速寬帶自帶的需求量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用 H204系列的圖像編程，盡可能地保障智能圖像視覺的基礎(chǔ)上降低圖像采集的數(shù)據(jù)出錯(cuò)率，并降低其排序的編碼率，以便可以在既定的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)通道上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作。

2.2 特定監(jiān)控端口設(shè)計(jì)

特定監(jiān)控需要聯(lián)系相關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、GPSL 等多種有效方法，對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景的輻射范圍，網(wǎng)絡(luò)資源的數(shù)據(jù)量，信息文件的備份關(guān)系，造成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作人員可以在事故發(fā)生的第一時(shí)間掌握到計(jì)算機(jī)的運(yùn)行情況，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況可以具體看得見，這其中事故場(chǎng)景的影響類別具體可以分析為事故可追溯源頭。區(qū)域場(chǎng)景的特定監(jiān)控還涵蓋場(chǎng)景范圍、監(jiān)控實(shí)景、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及場(chǎng)景預(yù)測(cè)時(shí)間和終止時(shí)間等配置，從而實(shí)現(xiàn)重大場(chǎng)景下的特定配置以后，將這種場(chǎng)景設(shè)置納入到檢測(cè)表格之中去展現(xiàn)特征。特定場(chǎng)景的設(shè)置規(guī)則、性質(zhì)、類別等有關(guān)信息的存檔，在事后是可以追溯得到的，可以呈現(xiàn)環(huán)境圍繞。定制中利用模擬 GPUS通過模擬地圖的手段展現(xiàn)特定場(chǎng)景下的表現(xiàn)，最為逼真的是進(jìn)一步提供出場(chǎng)景的特定環(huán)境、儀器分布、應(yīng)急操作等功能。

3 實(shí)驗(yàn)論證

為保證本文提出的基于智能圖像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)論證采用相同地區(qū)的監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行論證實(shí)驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)監(jiān)控作為實(shí)驗(yàn)論證對(duì)比，對(duì)監(jiān)控質(zhì)量以及跟蹤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)對(duì)比果圖

根據(jù)圖2可知，本文涉及的系統(tǒng)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控相比，在監(jiān)控質(zhì)量上大為提高，而且保持一定的穩(wěn)定，，同時(shí)在跟蹤上來(lái)講，與監(jiān)控質(zhì)量形成正相關(guān)關(guān)系，這與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形成鮮明對(duì)比，也是一種進(jìn)步。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于智能圖像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，依托智能圖像視覺的智能結(jié)合機(jī)制，再根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)備，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)具有較高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)榛谥悄軋D像視覺的特定場(chǎng)景監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提供理論依據(jù)。