數(shù)字圖像處理在家庭安防系統(tǒng)中的應(yīng)用資料

1、數(shù)字圖像處理在家庭(jitng)安防系統(tǒng)中的應(yīng)用共十四頁摘 要： 家庭安防系統(tǒng)已經(jīng)逐步進(jìn)入人們的生活，數(shù)字圖像處理技術(shù)在該系統(tǒng)中有著非常重要的應(yīng)用。介紹了該系統(tǒng)中數(shù)字圖像的獲取方法，對圖像進(jìn)行灰度降解以及圖像增強的方法。家庭安防系統(tǒng)一般采用背景減法來進(jìn)行防衛(wèi)對象的識別，根據(jù)一定時間間隔來提取背景，建立(jinl)背景模型庫，利用更新因子對背景模型進(jìn)行更新。采用了報警裝置與圖像目標(biāo)檢測的雙重防衛(wèi)機制，在家庭不同區(qū)域預(yù)設(shè)不同的防衛(wèi)檢測目標(biāo)。共十四頁0 引言(ynyn) 隨著人們生活節(jié)奏的提高，各種繁忙的事務(wù)導(dǎo)致照顧家庭的時間變的越來越少，而近年來入室盜竊、水管爆裂等影響家庭安全的事故卻越發(fā)頻繁，使

2、得人們的安全防范觀念日益提高。人們不再滿足于傳統(tǒng)的家庭安防措施，如防盜門、防盜網(wǎng)、樓宇對講、可視門鈴等，智能化的家庭安防系統(tǒng)逐步進(jìn)入人們的生活1。 家庭安防系統(tǒng)是基于家庭安全的一種防范措施，利用物理方法或電子技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并提示家庭主人發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取對策的系統(tǒng)。家庭安防系統(tǒng)的安全防范主要包括(boku)家庭入室盜竊報警、煙火報警、煤氣泄漏報警以及水管破裂報警等方面。共十四頁1 數(shù)字圖像的獲取(huq)一個完整的智能家庭安防系統(tǒng)主要包括門禁、報警和監(jiān)控三大部分。系統(tǒng)的數(shù)字圖像來源于在家庭各個部位布控的監(jiān)控攝像頭。根據(jù)前文提到的安全防

3、范主要包括的方面，我們在各入室口、廚房、廁所均安置攝像頭，以防入室盜竊、煤氣泄漏、水管破裂等。另外，為做到全屋無死角，經(jīng)濟條件允許的話，可以在各房間也安置攝像頭。為保證夜間監(jiān)控的質(zhì)量，可以采取具有夜視功能(gngnng)的紅外攝像頭。數(shù)字圖像的獲取途徑則是通過圖像傳感器將固定攝像頭中的視頻圖像傳送給處理主機。視頻圖像的數(shù)字化表達(dá)式一般為 S(x,y,t)。 x，y 為空間變量， t 為時間變量。 如果用 RGB 體系來描述的話，完整的數(shù)學(xué)表達(dá)式如公式（1）： R=SR(x,y,t) G=SG(x,y,t) （1） B=SB(x,y,t)共十四頁2.1 灰度降解 家庭安防系統(tǒng)對實時性的要求很高，

4、為提高處理速度，首先對獲取的彩色數(shù)字圖像進(jìn)行灰度降解。在 MATLAB 中進(jìn)行灰度降解的函數(shù)如公式（2）： g=rgb2gray（S） （2）2.2 圖像增強 通過攝像頭獲取的原始數(shù)字圖像，由于受到多種條件限制和隨機干擾（如天氣變化，照明情況）往往不能直接使用，必須在圖像處理早期階段對原始圖像進(jìn)行灰度校正、噪聲過濾等圖像預(yù)處理。對視覺系統(tǒng)來說，圖像的預(yù)處理并不考慮圖像降質(zhì)原因，只將圖像中感興趣的特征有選擇的突出，衰減其并不需要的特征，這類圖像預(yù)處理方法稱為(chn wi)圖像增強。 在家庭安防系統(tǒng)中，通過攝像頭采集的很多圖像的灰度值不是均勻分布的，其灰度值集中在一個較小的區(qū)間內(nèi)，如晚上采集的圖

5、像灰度整體偏低，而在光照較強的時候在入口采集的圖像灰度則較高。直方圖均衡化是通過將原始圖像的灰度值重新均勻的分布在圖像的整個灰度區(qū)間來達(dá)到增強圖像對比度的方法2。 因此，家庭安防系統(tǒng)可以采用直方圖修正的方法實現(xiàn)圖像增強。在 MATLAB 中實現(xiàn)直方圖均衡化的函數(shù)如公式（3）： F=histeq（g,nlev） （3）2 數(shù)字圖像的預(yù)處理共十四頁3 目標(biāo)(mbio)檢測 如何檢測家庭環(huán)境中是否出現(xiàn)各種危險狀況是家庭安防系統(tǒng)的關(guān)鍵。家庭環(huán)境中各類危險狀況的出現(xiàn)都屬于運動目標(biāo)的出現(xiàn)，目前關(guān)于運動目標(biāo)的檢測有 3 種方法： 光流法、幀間差法以及背景減法。家庭環(huán)境中的背景處于一個相對較為穩(wěn)定的狀態(tài)，所以

6、智能家庭安防系統(tǒng)可以采取背景減法來進(jìn)行目標(biāo)檢測。3.1 背景模型的建立 在系統(tǒng)開始運行時，根據(jù)(gnj)不同時段如白天和晚上、不同天氣提取無運動對象出現(xiàn)時的背景，將所提取背景預(yù)存到背景模型庫中 3。由于家里的家具、擺設(shè)可能發(fā)生變化，所以要及時進(jìn)行背景模型庫的更新。背景模型的更新采取系統(tǒng)的自動更新，系統(tǒng)可以根據(jù)每個家庭的自身情況設(shè)定更新頻率。進(jìn)行自動更新時我們設(shè)置一個更新因子，的取值范圍為0 1， 一般選取更靠近 1 的數(shù)值。更新背景的公式如公式（4）： B(,）= i（,）+(1)i-1(,） （4）Bi(x, y)為當(dāng)前背景， Bi1(x, y)為最近上次背景 ， B(x, y)為更新后的背

7、景。共十四頁3.2 背景(bijng)減法 背景模型建立后，就可以實施(shsh)背景減法了。系統(tǒng)可以根據(jù)不同安全等級要求，設(shè)定進(jìn)行背景減法的間隔時間。若用戶對家庭安防的實時性要求較高，則設(shè)定間隔時間較小，當(dāng)然系統(tǒng)的運算負(fù)擔(dān)將加重，對處理主機的硬件要求也更高，整個智能安防系統(tǒng)的價位自然提高。 背景減法公式如公式（5）： D(,) = F(,) B(,) （5）F(x, y)為檢測的當(dāng)前圖像， B(x, y)為背景模型，D(x, y)為減法后的灰度圖。為方便后續(xù)目標(biāo)檢測將D(x, y)二值化，分割目標(biāo)區(qū)域4如公式（6）： 1 D( , ) T0R(,) = 0 elseT0為進(jìn)行二值化的閾值。共

8、十四頁3.3 目標(biāo)(mbio)檢測 前文已提到，一個完整的家庭安防系統(tǒng)包括門禁、報警和監(jiān)控 3 部分。 報警裝置是一種以聲音、光或氣壓等形式來提醒或警示人們采取相應(yīng)行動的電子產(chǎn)品。安防系統(tǒng)可以對以光的的形式進(jìn)行報警的報警裝置進(jìn)行重點監(jiān)控以及處理，做到雙重保險。如家里沒有人時，報警裝置發(fā)出的報警信號可能無人理會，若系統(tǒng)將其報警信號以圖像的方式讀入并檢測出，則可以以其他形式如手機短信、微信等聯(lián)系家庭主人。 經(jīng)過背景減法并二值化后將得到多個塊，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的合并閾值決定是否將各塊進(jìn)行合并，進(jìn)行合并后的連通區(qū)域用矩形進(jìn)行標(biāo)識。在進(jìn)行目標(biāo)識別時，將該矩形塊的面積或長寬比與特定識別目標(biāo)的面積或長寬比進(jìn)行比

9、較，以此判斷是否為應(yīng)檢測目標(biāo)5-6。 不同攝像頭監(jiān)控家庭的不同區(qū)域，可能出現(xiàn)(chxin)的危險目標(biāo)也不盡相同。所以，針對不同的攝像頭，可以預(yù)設(shè)不同的檢測目標(biāo)。共十四頁共十四頁共十四頁4 總結(jié) 住宅智能化是人類住宅的又一場新的革命，近年在我國，高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進(jìn)而走進(jìn)家庭?，F(xiàn)代社會的家庭正在以家庭智能化帶來的多元信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，作為一個理想目標(biāo)來追求。智能家庭安防系統(tǒng)則是住宅實現(xiàn)智能化的一個重要組成部分，數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能家庭安防系統(tǒng)中有著(yu zhe)核心的地位。數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展決定著家庭安防系統(tǒng)的智能化程度，背景模型的更新方法、

10、防衛(wèi)對象的檢測方法等都是該系統(tǒng)中數(shù)字圖像處理需要研究的重點。共十四頁 參考文獻(xiàn)1 陳桂香.國外家庭(jitng)安防發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析J.中國安防 2012,11:101-105.2 美 Rafael C.Gonzalez, Richard E. Woods, Steven L.Eddins 等著 ,阮秋琦等譯.數(shù)字圖像處理(MATLA版)M. 北京:電子工業(yè)出版社,2012.3 王天召 ,徐克虎,黃大山等.動態(tài)背景下的運動目標(biāo)檢測 J.計算機技術(shù)與發(fā)展,2013,23(7):104-107.4 張敏.視頻監(jiān)控中運動目標(biāo)檢測與清晰化方法的研究D.鎮(zhèn) 江:江蘇大學(xué):2010.5 屈靜軍,曹曉勇 ,李佳寧等.視頻序列中運動目標(biāo)檢測與跟 蹤J.信息通信,2013,4:26-27.6 張平,鄭津,汪立欣等.基于機器視覺的數(shù)據(jù)中心機房安全監(jiān) 控系統(tǒng)設(shè)計J.計算機安全,2013,8:41-43.共十四頁謝 謝 觀 看 ！共十四頁內(nèi)容摘要數(shù)字圖像處理在家庭安防系統(tǒng)(xtng)中的應(yīng)用。隨著人們生活節(jié)奏的提高，各種繁忙的事務(wù)。導(dǎo)致照顧家庭的時間變的越來越少，而近年。系統(tǒng)(xtng)的數(shù)字圖像來源于在家庭各個部位布控的監(jiān)控攝像頭。為保證夜間監(jiān)控的質(zhì)量，可以采取具有夜視功能的紅外攝像頭。數(shù)字圖像的獲取途徑則是通過圖像傳感器將固定攝像頭中的