家庭异常情况智能监控系统设计与实现

摘要

当前，用户对监控系统的功能的需求朝着多元化、系统化、远程化、小型化和智能化等方向发展。主要表现为：远程访问时，传统的视频监控一般是在监控室内小范围进行，而用户普遍要求访问不受地域限制，能随时随地访问被监控地点；其二是用户还向监控系统提出了小型嵌入式系统(即小型化)的要求；其三是未来的视频监控系统将不仅仅局限于被动地提供视频画面，需要系统本身具有足够的智能，发现监控画面中的异常情况，以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而更加有效地协助安全人员处理危机。 针对用户的以上需求，本文设计了一套嵌入式家庭异常情况监控系统。该系统由三部分组成：视频监控服务器端、视频监控网络客户端、火灾智能检测算法。视频监控服务器端和视频监控网络客户端都直接连接在Internet上，通过TCP/IP协议传递数据。 三部分的具体功能如下：其一，视频监控服务器端负责采集实时视频数据，并启动智能监控和网络功能，是整个监护系统的数据终端，它在运行时需要调用火灾智能检测算法，根据采集到的视频数据来判断有无火灾发生，当火灾发生时将采取自动报警和录像动作。其二，视频监控网络客户端分别通过TCP套接字与服务器端传送命令字和与服务器端传送实时视频图像数据。当其向服务器端发出连接请求时，服务器端将经过编码后的视频数据通过套接字传送到网络远端的客户播放器上，以实现实时播放。其三，火灾智能检测算法主要用于检测室内是否有火灾发生，首先充分利用图像的色彩信息，提取疑似火灾区域，使得后期的彩色图像分割能更好的划分识别区域和背景区域。在利用彩色信息对火焰疑似区域提取完成后，利用阈值分割法(Otus法)对灰度图像进行分割。之后，对火灾区域提取动态特征，并判断其是否满足火灾的动态特征，做出是否发生火灾的最终判断。物体入侵与丢失检测算法主要用于检测室内是否有人闯入，及监控区域是否有物体丢失。它是根据图像的彩色HS直方图，通过改进的K-均值聚类计算出其颜色簇，然后根据各个图像的颜色簇计算其相似性，最后判断是否有异常发生。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究背景和意义

1.2本文主要工作

1.3论文组织

第二章相关理论研究

2.1火灾图像分割技术的选择

2.2颜色空间模型的选择

2.2.1系统所使用的色彩空间介绍

2.2.2颜色模型空间转换公式

第三章需求分析及平台搭建

3.1功能需求

3.1.1服务器端功能需求

3.1.2客户端功能需求

3.1.3智能监控算法功能需求

3.2性能需求

3.3系统平台选取与搭建

3.3.1硬件平台选取与搭建

3.3.2软件平台选取与搭建

第四章服务器端与客户端软件系统设计

4.1服务器系统总体框架

4.2服务管理模块

4.2.1 mginit服务器进程

4.2.2服务器进程与客户进程的通信过程

4.2.3键盘消息回调函数

4.3认证模块

4.3.1配置系统PAM文件

4.3.2认证服务进程

4.4回放模块

4.4.1服务器系统线程间同步与通信

4.4.2 alarmrecord控制进程

4.4.3 playrecord播放控制进程

4.4.4 playrecordvideo播放线程

4.5主窗口模块

4.5.1 mainwindow控制进程

4.5.2 mainwindowvideo线程

4.6监控模块

4.6.1 monitor进程

4.6.2 monitorvideo控制线程

4.6.3 videoThx线程

4.7视频网络传输模块

4.7.1 ListenConnect线程

4.7.2 ListenCommand线程

4.7.3 SendVideo线程

4.8服务器系统小结

4.9客户端软件设计

4.9.1客户端关键技术

4.9.2主控制线程

4.9.3视频数据接收线程

第五章智能算法设计

5.1火焰图像分割算法

5.1.1火焰灰度图像计算

5.1.2火焰疑似区域提取算法

5.1.3火焰图像分割算法

5.2火焰图像动态特征提取及判别算法

5.2.1火焰高亮特征判断算法

5.2.2火焰闪烁动态特征判断算法

5.2.3火焰面积动态特征识别

5.3物体入侵与丢失检测算法

5.3.1建立彩色直方图

5.3.2改进的K-均值聚类算法

5.3.3计算相似性

第六章系统测试

6.1测试环境

6.2测试方案设计

6.3测试报告

6.3.1用户认证测试

6.3.2主窗口功能测试

6.3.3播放列表测试

6.3.4远程监控测试

6.3.5本地监控模块测试

6.3.6系统运行时间测试

6.3.7物体闯入与丢失算法测试

第七章总结与展望

7.1本文工作总结

7.2进一步的工作

致谢

参考文献

在学期间的研究成果