自主式入侵摄像头的研制

自主式入侵监测摄像头

结题报告

胡伟龙周春江王跃程慧敏

07级机电教改试验班

2009年5月到2010年6月

团队简介组长：胡伟龙算法设计协调项目进展组员：周春江软件开发王跃硬件电路设计程慧敏装置制作、调试

指导老师介绍刘征宇：讲师计算机应用专业博士所在院系：机械与汽车工程学院石雷：讲师所在院系：计算机信息与工程学院选题背景

计算机技术、通信技术和网络技术的快速发展，自主式监控已经成为一种趋势。自主式入侵监测摄像头不仅可以针对于某一条线以实现周界入侵检测，也可以针对某一区域进行分析以实现区域入侵检测，仅在于算法的改变，对于物理设备来说没有任何不同，还可以根据报警功能需求设置报警联动。当前，数字监控已牢牢地成为主导整体视频监控市场的视频监控解决方案，并成熟部署于金融、商业等行业之中.项目创新点三级警报系统：系统将警报定为3个级别（主要为了防止误报警现象而设立的），分别是绿色警报、黄色警报、红色警报，由低到高分别表示监控场景异常、系统进入警备状态和系统进入报警状态。

具有录像存储功能：出现异常情况时将有关场景记录在案，为日后分析提供影像证据，同时系统还提供时间信息，具有完善的后处理能力，在本系统内可以查看所拍摄的照片和录像，方便用户浏览查看。项目开发阶段时间事项安排备注2009年9月至10

月查阅资料，调研，确定课题总体设计方案

2009年11月至12月

对视频监控各模块进行选型

2010年1月至3月

完成视频图像的采集和预处理方法的研究

2010年3月至4月月进行软件编程完成图像的目标检测和特征提取

2010年5月至6月

装置调试、优化、撰写结题报告项目硬件选取摄像头的选取：CMOS摄像头具有颜色逼真的图像的能力，能够捕捉宽广的视场。它具有数百万像素的分辨率，支持每秒15帧(fps)的全屏幕和每秒30帧及以上的子窗口，非常适合需要监控整个房间或视野的摄像头应用，或者深入探查，聚焦于小而重要的细节。在高达100dB的动态范围内，能使摄像头从动态范围更宽的场景中捕获到详细信息，设计成本也更低。不使用马达或任何移动部件而通过电子摇摄、倾斜和变焦功能功能实现宽广视场，可以随时扫描整个视场显示其中的任意区域。项目硬件选取摄像头的选取：极速Q5-V摄像头使用中星微最新的VC0301PLNV主控芯片（即301V），301V使用USB2.0接口，最大可支持200万像素视频采集。301V在使用USB2.0接口的基础上，兼容USBVideoClass（UVC）1.0标准，并使用先进的影像信号处理器和嵌入式JPEG编码引擎，以及高质量的视频数据流。加之综合了CMOS传感器接口以及可编辑式传感器主控时钟输出，301V可支持分辨率高达200万像素的CMOS传感器。项目硬件选取Dsp芯片：我们选用的芯片是TMS320DM642芯片DM642V2开发板资源配置主要技术指标PC机最低配置：PIICPU,128M内存操作系统支持：Windows2000（SP2）或WindowsXP调试软件支持：CCS2.20.18或以上版本电路板尺寸：166mmX123mm，采用6层板工艺，全部布线通过信号完整性分析，运行稳定可靠。工作方式：独立工作模式。项目硬件选取TMS320DM642数据通道DM642框图采用C64核VLIW结构增加了外部接口项目硬件选取项目硬件选取调试Dsp芯片：调试软件：CCS3.0项目原理项目原理预处理（图像平滑—平均模板）：图象平滑的主要目的就是去除或衰减图象上的噪声和假轮廓，即衰减高频分量，增强低频分量。平滑模板的思想是通过某一点和其周围8个点的象素值平均来滤除噪声。本系统中采用的平滑技术是对噪声图像使用局部算子，即仅对他的局部小领域内的一些象素加以运算。我们使用的模板是平均模板，它均等地对待领域中的每个象素。设图像中某象素的灰度值为f（x，y），他的领域S为3×3，点集总数为9，则平滑后该点的灰度值为整个区域的平均值。即最终得到九个点集的值均为相同。

项目原理帧差法（核心算法）判断有无物体进入监控区：相邻两帧数据相减，图像信号采用YUV422格式，主要对亮度信号Y进行处理。帧间差分是把当前帧与前一帧图像的像素亮度或者梯度值相减从而得到运动物体的位置与形状等信息，它对光照的适应性较强。为此，构建函数f（1），f（2）分别表示t1，t2时刻某一点所对应的三原色函数值。当｜f（1）－f（2）｜＝a＞75时（a称为域值），可准确实现t1，t2时刻前背景图像的分离，且系统反映速度较快，属于非常合适的“折衷点”。因此，当a≤75时，可以认为图像中t1，t2时刻的三原色差值是由于摄像头的误差造成的，否则判断有物体进入了监控区域。项目成果

在系统的研究过程中，课题组投入了大量经历致力于CMOS摄像头的研究，成功地克服了摄像头稳定性差、精度低等问题。探索出了一条低成本多媒体监控系统开发之路。课题组设计出了完整的开发程序，实现了嵌入式电路板下的自动报警。核心程序

//---------------两帧相减-------------------------------------------------for(i=0;i<numLines;i++){for(j=0;j<numPixels;j++){temp1=(*(Uint8*)(capYbuffer+i*numPixels+j));temp2=(*(Uint8*)(tempYbuffer+i*numPixels+j));temp=temp1-temp2;if(abs(temp)>75)*(Uint8*)(tempYbuffer+i*numPixels+j)=0xff;else*(Uint8*)(tempYbuffer+i*numPixels+j)=0;}}

Alarm();{for(i=0;i<numLines;i++){/*传送Y缓冲区*/DAT_copy((void*)(tempYbuffer+i*numPixels),(void*)(disYbuffer+i*numPixels),numPixels); }for(i=0;i<numLines;i++){/*传送临时Y缓冲区*/DAT_copy((void*)(capYbuffer+i*numPixels),(void*)(tempYbuffer+i*numPixels) numPixels); } } 核心程序voidAlarm(){//循环变量

Inti,j;//记录像素个数

Uint32iCount=0;//每行

for(i=0;i<numLines;i++){//每列

for(j=0;j<numPixels;j++){ if(*(Uint8*)(tempYbuffer+i*