【毕业学位论文】（Word原稿）产品制造平台之智慧型远端监控系统设计-电机工程

共 38 页 第 1 页 产品制造平台之智慧型远端监控系统 结案报告 圣约翰科技大学 电子工程系 计画主持人 : 李佩君 共 38 页 第 2 页 目 次 项目 *相关说明 * 一 . 摘要 二 . 系统架构 (系统结构及流程图说明 ) 三 . 系统设计与操作原理 (操作面板及执行画面 ) 四 . 研究分析 五 . 结论 六 . 未来展望 七 . 专题进度 八 . 参考资料 共 38 页 第 3 页 一 近年来，闯空门窃盗的案件层出不穷，使大家对保全系统的 设立开始重视，随着相关技术的提升及发展，一些监视系统 也随之推陈出新。但在储存资料上几乎都是采用录影带来存 取，不仅占空间，一旦发生事件，无法即时通知装设者，日 后搜寻也是一件不易的事。因此如何建立一套 即时与易搜寻 之监视系统市本专题研究之重点。 随着科技时代的来临，网际网路与无线通讯已经成为捶手可 得的工具，故本研究将以此做为前提，希望将数位监视器撷 取现场画面，利用网际网路或无线通讯，使装设者可随时随 地得知现场状况；将画面加以储存减少储存空间。 辅以发展之搜寻技术，使得日后在搜寻方面会较简易许多。 共 38 页 第 4 页 二 本系统希望能达成的目标如下： 1. 现场一有异状，结合网页与无线通讯，立刻回传讯息给装设者，使装设者可以随时掌握现场即时情况。 拍摄到的档案以现今发展之视讯压缩技术储存。 希望使用本系统之业者，透过这套系统的的协助，增加保全功 能，保障人民之身家财产安全，能缩短办案人员破案的时间， 使社会又多了一层保障。 远端监控运用监控设备结合电脑网路技术，将影像由原来的类比式 过网际网路即时将影像传送到指定的地方，可进行单点或多点监控。 远端监控整合系统基本上包含下列功能： 录影： 录影功能主要是将动态影像录影存档 备份： 将视讯档压缩 备份或存入资料库，避免录影资料损坏或遗失 动态侦测： 由使用者选择特定区域，一但侦测画面有所变化会立即发出 警报。这个功能适合应用在影像背景固定的场所，平常很少 有人走动的地方，才能发挥效果。人多的地方使用此功能就 无法发挥做用 共 38 页 第 5 页 调阅影片： 一但有事故发生，立即调阅录影资料，发挥录影存档的作用 远端监看： 透过网路影像传送到不同的地点，使用者可在不同的地点监看被监控端所有的状况。 上图为单点监控架构，客户于被监控端安装监控系统，透过网路影像传送到客户监看端。此种架构只有单一被监控端、单一监看端，适用于家庭保全；还可扩张至多端被监控端、单一监看端，或多端监看端、多端被监控端。 二 近年来由于网际网路的发展，各种不同的全球资讯网页浏览器(继产生，透过此一既成的网路通讯架构与视讯技术，把预定开发的智慧型监控系统结合成具备网际网路远端监控之整合型系统，本系统随时随地透过手边现有有线、无线设备经由网际网路监控设备，了解监控现场之状况。 可运用远端之智慧型监控系统的架构可分为远端监控设备（电脑、手机或 伺服端电脑构成一完整架构，伺服端电脑负责辨识功能、视讯压缩及物件追踪之技术，另外还负责利用网路 共 38 页 第 6 页 与现场监视之间的连结，架设此系统之人员可以 透过伺服端电脑 使用浏览器监控现场状况。而远端之监控设备（电脑、手机或 的主要工作，包含可供架设此系统之人员接收警讯、人性化操作 之人机介面、无线回传控制信号及反映监控现场相关资讯等功能。 主要是由下图五个模组所组成 讯撷取函数组 这个函式组提供视讯撷取相关功能，可直接从摄影机即时显示影像于 视窗上，以及撷取静态影像与动态影像录制成点阵图档和 幕绘图函数组 这个函式组提供了视讯影像资料直接显示 于萤幕上的相关功能，无论是未压缩或已压缩的影像都能使用，可提 升视讯显示效率，例如从摄影机所撷取的影像资料经过压缩再传送到 其它电脑，然后其它的电脑再使用 示在萤幕上。或者是 过 将 需做任何处理就能显示于萤幕上 制档案与串流处里器 殊的内容与加 入任何资料型态的串流，只需自制档案处理器与资料串 流处理器就能制作一个属于自己的特殊 这个函式组提供了 讯压缩管理 共 38 页 第 7 页 函数组提供了视讯压缩与解压缩相关功能，可安装不同格式的压缩器 到系统上，依据资料型态自动找寻系统上已安装的压缩器与解压器， 静态影像与动态影像的即时压缩 /解压缩 控制攝影機控制機台指令發出警訊發出手機簡訊接收警訊監看現場狀況接收警訊監看現場狀況接收警訊控制機台指令控制機台指令控制機台指令辨識功能之理論物件追蹤之技術視訊壓縮之技術影像之搜尋儲存視訊資料用矩形框住移動物體 共 38 页 第 8 页 待机 有异状 图片相减 二值化 侦测异物位置 物体周边扫描 利用矩形框住物体 大于设定值 小于设定值 手机 页 图片存底 差异百分比 发送 共 38 页 第 9 页 统功能原理 影像动态侦测的基本观念是，在不常变动的场景中侦测出变动的状 况。因此若在画面有变动时做出录影或是储存图片并送出警讯 图片相减： 为的是将出现的物品或人物，将其与背景分开 图片二值化： 因为相减之后，图片的值不一定是黑色 (0)与白 (255)，有些像素的 值是介于 0跟 255之间，而我们百分比的判别式是将白色 (255)的点统计 起来，所以一定要将图片相减的图片经过二值化的处理，才能将完整的计算出相异的点。 它只需要计算在两张图片上相对应像素的相减，大过某个值就可能是变动的值。其作法是连续的画面对其中每个像素的值做相减的动作，根据此值的绝对值来判断，若大于所选择的值，则被认为有变化，若小于此值则被认为像素没有变化，如此可以依据变化的大小比例来决定影像中的物体是否开始移动，另外，这种影像相减法也不适用于户外，这与光线的改变和背景的变化有关 ，因此也会造成侦测灵敏的下降。 我们采用影像动态侦测主要是结合连续画面的相减，以及对背景相 减的方法。 共 38 页 第 10 页 首先，利用目前画面像素的灰阶值去对前一画面及前二画面相同位 值的像素做相减，若相减的值都大于临界值，则判定此像素为有变 动的点。 我们将其相减后的值经过二值化，将白色 (255)的点累加起来，然后 除以整张图片的大小即为 320*240就算出我们的临界值 ( 1位元 ) 影像的优点： ( 传达和计算 ) 忆体量 临界值 ( 阀值设定的动作相当于就是把一个灰阶值影像转换为二值影像或是黑白影像，而二值化影像是无法转回灰阶影像。例如：阀值设为128时，超过 128以上就便成是白 (255)，低于 128以下便成黑 (0)。 R + G + ，这种灰阶度的取法是 由 R : G : B = 就 是 次是 R， 最小是 B，由此可知的影向度大，所以，深浅度。 if(55; 共 38 页 第 11 页 ; 在程式中我们将中间值设为 60，也就是说将 0 当一个点经过灰阶化的公式计算过后，灰阶值大于 60时，那个点会被更改为 白色也就是灰阶值为 255，当灰阶值小于 60时，则反之。 一 架站台 二 作网页 其中网页间的时间可以用下列程式控制大小 1. 设定 及路径以及图形显示区的大小、长宽。 2. 设定显示的字型。 3. 设定显示字型的大小。 4. 设定字型的样式，没写是正常字， 此类推。 5. 共 38 页 第 12 页 设定时间资料的显示格式， % 6. 设定背景颜色。 7. 设定字型颜色。 三 码器 连结网页上的拨放器 工作步骤 (用矩形框住可疑物体 ) 步骤 1. 使用先前所做好的二值化图像来做处理 步骤 2. 利用两个 来扫瞄整张图的下半部 (也就是扫 320 步骤 3. 当 ij值不等于零时，即纪录其点 步骤 4. 再来我们则利用程式来设定其矩形框外框颜色、矩形框内的颜色 共 38 页 第 13 页 当我们知道左上及右下两点不等于零的座标，我们就可以用以下程式代入即可制成一矩形框 1,2, 步骤 5. 利用差异百分比其值大小来判断其矩形框的大小、存档以及发送骤 6. 当我将图片存档 时，我会将图片放在网页资料夹内，以供日后上网查询用 部份程式： (其中 i=0;i+) j=;j+) ij!=0) X1=i,Y1=j; 共 38 页 第 14 页 15111, 0111, 0111, 0 共 38 页 第 15 页 111, if(c15) C:+ ); 当差异度百分比值大于原设定值时 ,将会发送 信箱或是手机等 . 连 接 D. ; 5; ; 共 38 页 第 16 页 邮件传送中 .; ; /连接命令动作 设定寄件人资讯 无此行传送会较慢 ,并用 设定寄信目标 (收信人地址 ) ; 93304057 设定 有异状 ;寄信主旨 ; C:; C:; ; ; 共 38 页 第 17 页 邮件传送完成 !; 三 a. 系统功能设定面板介绍 视讯来源 :为 的函数 ,当我们呼叫后 ,即可依面板的功能 ,控制监视器的画面 ,调整最适当的监控画质 . 撷取来源 :当有多台监视器 ,可选择监控的画面 . (图一 三为 当我们呼叫 ,即可操作使用 ) 共 38 页 第 18 页 图 (一 )视讯来源操作面板 我们可依 (视讯压缩 ) 来选择压缩的程式 (视讯格式 )可调整 64择影像解析度的大小 图 (二 )视讯压缩操作面 共 38 页 第 19 页 0 图 (三 )视讯压缩设定 共 38 页 第 20 页 图 (三 录影用的软体和撷取图片存取 共 38 页 第 21 页 先存一张监视的画面当底 ,以对将来有物体入侵做 (图片相减 )和 (图片二值化 ),监视摄影机会跟此软体连结 共 38 页 第 22 页 一 当我们撷取图片存底后 ,开始执行 ,待有物体出现 ,系统监控中 . 共 38 页 第 23 页 二 当有物体进入监控画面 ,系统将会以 (图片相减及图片二值化 )随即 侦测判断物体 共 38 页 第 24 页 三 将物体及原始监控画面两张图片以点对点的方式相减 ,相减后剩 下入侵物体 过 某个值就可能是变动的值。其作法是连续的画面对其中每个像素 的值做相减的动作，根据此值的绝对值来判断，若大于所选择的 值，则被认为有变化，若小于此值则被认为像素没有变化，如此 可以依据变化的大小比例来决定影像中的物体是否开始移动 共 38 页 第 25 页 四 经过二值化 ,大于临界值的部分变白色 (255),小于临界值则是 黑色 (0)我们采用影像动态侦 测主要是结合连续画面的相减，以 及对背景相减的方法。首先，利用目前画面像素的灰阶值去对 前一画面及前二画面相同位值的像素做相减，若相减的值都大 于临界值，则判定此像素为有变动的点。 使用二值化 ( 1位元 ) 影像的优点： ( 传达和计算 ) 共 38 页 第 26 页 五 R + G + ，这种灰阶度的取法是由 R : G : B = 就 是 次是 R，最小 是 B，由此可知的影向度大，所以，深浅度。 if(55; ; 共 38 页 第 27 页 在程式中我们将中间值设为 60，也就是说将 0 当一个点经过灰阶化的公式计算过后，灰阶值大于 60时，那个点会被更改为 白色也就是灰阶值为 255，当灰阶值小于 60时，则反之。 六 步骤 1. 使用先前所做好的二值化图像来做处理 步骤 2. 利用两个 ，用来扫瞄整张图的下半部 (也就是扫 320 步骤 3. 当 ij值不等于零时，即纪录其点 共 38 页 第 28 页 步骤 4. 再来我们则利用程式来设定其矩形框外框颜色、矩形框内的 颜色 当我们知道左上及右下两点不等于零的座标，我们就可以用 以下程式代入 即可制成一矩形框 1,2, 步骤 5. 利用差异百分比其值大小来判断其矩形框的大小、存档以及发 送 骤 6. 当我将图片存档时，我会将图片放在网页资料夹内，以供日后上网查询用 七 共 38 页 第 29 页 当差异度百分比值大于原设定值时，会发送 信箱或是手机等 . 接 D 设定寄件人资讯 行传送会较慢，用 设定寄信目标 (收信人地址 ) 设定寄信主旨 共 38 页 第 30 页 八 共 38 页 第 31 页 初始设定 设定寄信主旨 有异状 初始设定 设定寄信目标 (收信人地址 ) ; 93304057; 九 . 影像传送至网页 共 38 页 第 32 页 使监控人员可以随时随地监看该处有无异状 四 共 38 页 第 33 页 本研究将包含以下几种技术 包含视讯讯号的输出入处理 ()及视讯压缩编解器 (如 、 责将类比的视讯讯号数位化及压缩至固定资料传输速率以利于网路传输，并从网路端所传送过来之固定速率 视讯压缩资料，经解压缩及类比化处理还原成类比输出讯号。 搜寻 利用特征比对技术来学习辨识移动物体的形状及大小，并提供给影像量测信号做对应，主要是对移动物体在监控现场之状况、移动做监控辨识之，与以锁定并追踪。 背景相减、去杂讯、来判断主体存在。 再利用点状图遮罩运算，加上连通物件法、影像填补、膨胀侵蚀法则、距离转换等方法建立正确完整的主体影像并建立样本特征。然后做样本特征比对，计算主体与样本的相似度。因主体姿态、位置，随时会变动，因此也必须随时做样本更新。 研究步骤： 共 38 页 第 34 页 1. 资料文 献的收集 :多了解相关设计产品之运作及国内外相关产 品情况 2. 系统规划、设计 :根据所收集之资料及系统需求，规画出系统 组织架构。 3. 软体撰写 :系统介面之撰写，伺服器管理软体撰写，物件追踪 及影像比对 4. 搜寻之理论软体撰写。 5. 系统整合、验证、测试。 6. 技术报告撰写。 研究结果： 透过这套系统，将监控平台的资讯在第一时间内传送到监控室及监控人员之手边，缩短监视、维修之作业往返时间，以及降低人力的支出，使利润提升。 1. 上传图片、影像到网页的建立。 2. 视讯压缩以利视讯资料之储存。 3. 影像辨识与物件追踪。 4. 提供监控人员即时监控 系统，使监控人员可以随时得到讯息。 5. 监控平台资讯的即时修改。 五 共 38 页 第 35 页 在这次的专题中，我们曾遭遇到许多的困难：包括摄影机的连接、撷取图片、连接至网页、录影、图片相减、二值化，到后来的用矩形框住物体、收发 乎每项功能都是困难点所在。在我们四处搜寻资料和指导教授的细心教导下，才能使这个专题顺利完成。在往后的社会中，每个家庭在将来必会走向电脑化的家庭；相对地，也会用电脑来监控，这时我们的产品就会派上用场：当家中有可疑人士入侵，经此产品监控扫瞄后并发送讯息给保全人员及屋主，使家中的安全又多一层保 障。由于时间上的关系，我们无法将产品做更进一步的提升。未来，我们想将可疑人士之头部撷取下来，和我们所做的头部五官资料库做分析、比对，如此我们可以掌握到更多资讯。 六 共 38 页 第 36 页 我们最想做的敬是人脸比对：首先，会先做一个资料库，而里面放 的则是各式各样的人的五官。当有人一入侵，则会启动人脸比对系 统。先利用椭圆模组来判断人头之所