１０ 福 建 电脑 ２０１１年第１２期 基于图像的异常检测模块开发 陈小鹏．陈希 （浙江师范大学数理与信息工程学院浙江金华３２１００４） 【摘 要】：本文采用图像处理专用芯片ＶＣ７０２实现了对图像数据的采集、异常目标检测和图像压缩。 异常目标检测采用帧间双重差分算法，克服了传统差分算法无法检测出重叠部分的缺点。系统从采集图像 到最终输出压缩图像时间在１．５秒以内，可以满足实际需求。 【关键词】：ＶＣ７０２；ＭＴ９Ｖ０１１；异常目标检测 １、引言 扩展 数字视频监控具有传输距离远、抗干扰能力强ｆ１ｊ、 易于管理和维护等优点．因此在监控市场中占据主导 地位。但它也存在较多的缺点：存在大量冗余信息，传 ｉ— 二＝ ｉ ｉ…一一辱 ……一Ｈ ～…一 … ＝ｊ ＳＳＴ３９ＶＦ０８８ …一………一……… 一 输数据量大、无动态检测功能等 当出现异常情况时． 无法实现实时报警．因此需要专门的值守人员一直监 视视频图像．查看是否有异常情况．或者是事后调用历 史记录查看当时发生的异常情况 、ｒ（・７０２ ｊｒ～１ｎ…＿８￣ＳＪ＿２３＿ｐＹ＿（５Ａ２一…ｊ ｒ…一……一～一……一： ＝－＝：＝－－：＝＝＝＝ ＭＯｓ传感器 二二二二 二 ｊ 卜‘一…一 ｕＡＲＴ通信接 ｉ 图１系统硬件原理框图 正因上述缺点．利用图像处理技术提取有用信息， 实现预警．防范和主动监测功能的方法不断提出 光流 图像传感器采用ＭＴ９Ｖ０１１．该芯片能够消除普通 法、特征点跟踪、轮廓线跟踪等方法［２１３１４Ｉ￣相继提出。纵 的光电干扰，例如噪声、灯光闪烁等，输出清晰、稳定的 观诸多动态目标检测的方法．大都是将前端图像采集 彩色图像。具有标准ＳＣＣＢ接口；开窗功能，局部图像 传输至监控中心（ＰＣ机）后。通过相应的软件算法进行 输出；ＲＧＢ／ＲａｗＲＧＢ／ＹＵｖ／ＹＣｂＣｒ等视频信号输出；自 处理分析。得出是否有异常目标进入监控范围。但通过 动曝光控制／自动白平衡／自动增益控制／自动亮度控 ＰＣ机实现此类功能并不能解决现有监控系统的缺点。 制；图像质量控制，包括颜色饱和度、锐度、伽马校正 因此，研究、开发一款具有图像数据压缩功能。并 等。图像象素阵列具有６４０Ｘ４８０的象素阵列大小。 且能够对监控现场异常目标进行动态识别的入侵检测 图像传感器将采集到的图像信号以ＹＵＶ（４：２：２１的 模块具有广阔的应用前景。动态目标识别在现场监控 格式输出．通过ＶＣ７０２专用图像接口将数据采集存储 单元完成．一方面可以减少冗余信息的传输．配合图像 至ＳＲＡＭ．经过图像处理和压缩后由串口输出。数据压缩．可大大减小网络数据传输量。不仅在以太网 ３、系统软件设计 中可以传输．在无线系统中也可以得到广泛应用；另一 方面．可大大减轻监控中心ＰＣ机的负担。 ２、系统硬件设计 如图１所示．本系统采用了图像处理专用芯片 ＶＣ７０２作为系统核心处理芯片。此芯片内带ＪＰＥＧ图 像压缩功能．具备标准的图像传感器读写操作专用总 线接口、ＳＣＣＢ接口以及图像采集同步信号。因此数据 读写操作非常方便 此外．ＶＣ７０２还同时拥有完全独立外部数据总线 接口．通过外部数据总线接口可挂载数据存储器和程 序存储器。本系统数据存储器采用ＳＴ３９ＶＦ００８。程序存 储器采用ＳＳＴ３９Ｖ５１２。由于数据存储器ＳＴ３９ＶＦ００８共 有２１根地址线。而ＶＣ７０２具有１６位总线寻址，不能 满足要求．系统通过ＶＣ７０２的ＧＰＩＯ进行了地址总线 浙江省大学生科研创新团队资助项目。浙江省科技厅（２０１１Ｒ４０４０１９） 图２软件流程图 软件设计主要完成系统初始化、图像采集、动态目 ２０１１年第１２期 福建电脑 之间的时间差在１．５秒之内。 标识别、图像压缩传输等功能，其流程如图２所示。 初始化主要是完成对图像传感器的相关设置，包 括分辨率、图像数据输出格式、串口波特率等。采集图 像时通过ＤＭＡ通道将图像数据存储至ＳＲＡＭ，将 ＳＲＡＭ分为几个区域，用于存放多帧图像数据，便于后 续的动态目标识别 采集完成后调用动态目标识别程 序对ＳＲＡＭ中的几帧图像进行识别，若异常目标，则将 含有异常目标的图像进行ＪＰＥＧ压缩并将压缩后的数 据通过串口输出 ４、动态目标识别算法实现 考虑到处理器主频、内存等资源的限制，无法使用 复杂的算法．本系统的动态目标识别采用帧间双重差 分算法．其原理框图如图３所示。 图４有异常目标前后拍摄的实物图（分辨率３６０．２４４） 图５ 图像压缩后的异常目标实物图（分辨率３６０，２．￣４）． ６、结论 本文采用ＶＣ７０２和ＭＴ９Ｖ０１１图像传感器实现了 图像数据的采集、异常目标识别和图像压缩输出等功 能 系统采用了帧间双重差分算法．克服了普通差分算 假设连续的三帧图像可表示为Ｉ 、Ｉｋ Ｉ㈨，相连两 法无法检测出重叠部分的缺点。压缩输出的图像大小 帧间的灰度图像差值为ＩＤｆｋ． １、ＩＤ（ｋ＿㈨１，设定阀值为Ｔ， 在１０—１５Ｋ字节．适合一些无线传输场合。该系统由于省略了ＡＤ、高端ＤＳＰ等芯片，因而具 则运动目标区域为： ＩＤ（ｋｋ－１）＝，图３帧间双重差分算法原理框图 ｛ｏｌ当 √卜 －其１（它ｉ＇Ｊ情）ｌ＞况Ｔ （１） 有结构简单、体积小、功耗低、价格低等优点，具有较好 的应用前景 参考文献： ）＝ …１柳笛，黎福海，闰旭等．基于ＤＳＰ的嵌入式图像监控系统的设 通过与运算，提取ＩＤ（ｋ．ｋ．Ｉ）、ＩＤ ＋１）的交集，得到运动 目标图像ＩＤｋ： ＝计与实现Ⅱ】．计算机工程与科学，２００８，３０（２），３９—４１，６３． ［２］Ｄｏｎａｔｅｌｌｏ Ｃｏｎｔｅ，Ｐａｓｑｕａｌｅ Ｆｏｇｇｉａ，Ｍｉｃｈｅｌｅ Ｐｅｔｒｅｔｔａ，ｅｔａ１．Ｍｅｅｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅＵｉｇｅｎｔ ｖｉｄｅｏ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｛ ￣。（ｋ，ｋ－ｏ（ｉ，Ｙ）ｍ 一（３） ｉｎｍｏｖｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｉｎ：Ｔｈｉｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ０ｎ Ａｄｖａｎｃｅ．ｓｉｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ（ＩＣＡＰＲ．）．Ｂａｔｈ，ｕＫ：ＩＣＡＰＰ，．，２００５． ６５３－－６６２ ５、实验结果 ｐ】赵鹏，浦昭邦，张田文．基于图像融合的动态轮廓线跟踪新方 法Ⅱ】．光学学报，２００５，２５（６），７６０—７６６． 图４、图５为有异常目标前后拍摄的实物图和检测 到异常目标后将异常目标图片压缩后的结果。由于处 光学学报，２００５，３２（９），１２－１５． 理器处理速度有限．从检测到异常目标到图像压缩输 【５】孙剑芬．视频监控系统中运动目标检测算法的研究【Ｄ】．无锡： 出之间有时间差．导致最终输出的图像与异常检测出 江南大学，２００８。０６． 的图像稍有差别。从检测到异常图像到输出压缩图像 ［４】王俊卿，史泽林，黄莎白．一种特征点跟踪的运动目标检测Ⅱ】 ＿（上接第２页） 参考文献： 图书馆学报２ｏｏ３（０６） ４］孙海霞，成颖，一《现代图书情报技术》２ｏ０７年９期 【１】林俊．宋立峰，黄志华．基于ＳＶＭ—ＩＮＥ的企业专利地图应用方 ［［５】盖杰，王怡，武港山．基于潜在语义分析的信息检索 案设计及关键技术研究。福建电脑，２０１０（０６），４－５ ［６】居斌．潜在语义标引在中文信息检索中的研究与实现Ⅱ】．计 ［２】薛德军．中文文本自动分类中的关键问题研究 ２００７（０５）：１９３—１９６ ｐ】杨梁彬文本检索的潜在语义索引法初探【期刊论文】一大学 算机工程．