智能視頻監控提醒器

前視頻監控的發展動向

根據知名分析機構DATAMONITO啪報告，在安防產業中，數字視頻監控是成長速度最快的項目之一，其市場總值已由2003年的13億美元成長到2007年的74億美元。

當前中國的視頻監控產業蓬勃發展，從政府的平安城市。到各行業及企業的集中監控，乃至中國電信的全球眼。視頻監控的應用無處不在。

傳統的視頻監控系統必須在控制中心配置大型監控畫面，并以緊盯屏幕的方式來進行影像監控，在攝影機布建數目大幅增加的情況下，也對后端監控人員造成極大的負擔。另一方面，目前的視頻安全監控大多屬于被動式的錄像方式，只能在事后提供查證，已無法滿足大多數使用者期待通過安全系統提升到“事發”當下實時告警，或滿足“事前預警”的需求。智能視頻監控就是在不需要人為干預的情況下，系統能夠24小時保持清醒地運行，有效地控制著監控范圍內的所有動靜，將監控人員從監視器前解放出來。可以預先發現一些潛在的安全事項。這項技術還省去了回看錄像帶的過程，假警報的數量也最大限度地減小，同時節省了人力資源的支出。

在監控領域增加圖像智能識別是發展的趨勢，因為這樣可以給人們帶來更多方便。如走廊里面有時候沒有人，這時監控攝像頭仍然會不斷地存儲視頻到硬盤中，而且監控人員在監控中心也要不斷地去查看是否有人，這些是完全沒有必要的。耍宴現智能監控，只要有物體運動的時候才會把視頻存儲到硬盤中，并且立刻發送提示信息給監控人員，可根據不同的場合由用戶自行調節靈敏度。

用戶通過手機設置家里的監控提醒器處于布防狀態。那么當檢測有物體移動時。通過GSM向用戶手機上報異常狀態的信息。同時進行錄像。

系統結構

智能視頻監控提醒器，包括攝像、圖像移動檢測、錄像和短信處理四部分。

其主要功能有：

·實時視頻編碼，圖像分辨率35Z×288、30幀／秒(MPEG4編碼)；

·局域網TCP／IP通信：

·運動物體檢測并存儲視頻：

·短信提示。

i.MX21多媒體處理芯片

i.MX21(MC9328MX21)是Freescale公司針對便攜式市場所設計的一款微處理器。其內部為ARM926CPU，工作頻率一般是266MHz和350MHz，內部集成了便攜式手持設備所需要的大部分模塊：視頻加速器、LCD控制模塊、USB接口、CMOs攝像頭接口等豐富的接口和模塊，如圖1所示。和其它類似的ARM9系列芯片相比，LMX21的獨特優勢在于多了eMMA(Enhanced Multimedia Accelerator，增強型多媒體加速器)，可實現CIP分辨率(3S2×288)的H.263和MPEG－4編碼和解碼。

GSM模塊

TC35i新版西門子工業GSM模塊是一個支持中文短信息的工業級GSM模塊。工作在EGSM900和GSMl800雙頻段，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗一一休眠狀態為3.5mA，空閑狀態為25mA，發射狀態為300mA(平均)，2.5A峰值；可傳輸語音和數據信號，功耗在EGSM900(4類)和GSMl800(1類)分別為2w和1W，通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V／1.8V，TC35i的數據接口(cMOS電平)通過AT命令可雙向傳輸指令和數據，可選波特率為300bit／s～115kbit／s，自動波特率為1.2kbit／s～115kbit／s。它支持Text和PDu格式的SMS(short Message Service，短消息服務)，可通過AT命令或關斷信號實現重啟和故障恢復。

嵌入式的視頻編碼

嵌入式系統作為一類特殊的計算機系統，一般包括以下三個方面：硬件設備、嵌入式操作系統和應用軟件。硬件設備包括嵌入式處理器和外圍設備。其中的嵌入式處理器(CPU)是嵌入式系統的核心部分，它與通用處理器最大的區別在于，嵌入式處理器大多工作在為特定用戶群所專門設計的系統中，它將通過處理器中許多由板卡完成任務集成到芯片內部，從而有利于嵌入式系統在設計時趨于小型化，同時還具有很高效率和可靠性。

本方案采用的是i.MX21平臺，該平臺系32hit ARM926EJ-S內核，標稱工作頻率系266MHz。通過各種接口實現了強大的擴展性。通過該處理器來完成視頻和語音信號的處理、編碼、解碼和再處理，它所支持的音視頻格式和功能包括H.263、MPEG4、JPEG、音頻編解碼、鏡像、縮放和旋轉等。由于視頻編解碼要處理大量數據特別是對于編碼，如一般的PC機對于ClP分辨率的MPEG4軟件編碼都難于滿足實時的要求，而i.MX21的優勢是其內部具有硬件的編解碼模塊，也就解決了這樣的難題。

芬蘭知名的移動視頻廠商Hantro(編者注：已被On2 Technologles公司收購)提供智能型手機設計的多媒體引擎。包括MPEG-4／H.263視頻編譯碼器實現的軟硬件，以及H.264譯碼器，JPEG編譯碼器等。Freescale為其i.MX21處理器選擇7Hantro編澤碼器，就在于它具有處理MPEG－4全雙工CIF分辨率，30fps的能力。

基于視頻編碼的運動物體檢測

視頻圖像中運動物體的運動對視頻編碼的壓縮率有較大影響，特別是當有新的物體進入圖像中時。目前幾乎所有常用的視頻編碼標準在編碼后得到的數據當中，占比例最大的是殘差和運動矢量數據，當有新物體進人視頻圖像中時，編碼后得出來的殘差數據和運動矢量數據自然就更多，因為殘差是指前后不同視頻圖像中相匹配塊的像素差，然后經過DCT和熵編碼后再傳輸的數據：而運動矢量反應了視頻圖像中相匹配塊之間的距離關系。

當有新物體進入畫面中時，編碼器把整幅圖像分塊后，以塊為單位在前后緩存的圖像中搜索出最佳匹配塊后進行相減，得到殘差和運動矢量數據，并經DCT、量化和熵編碼后得到編碼的數據。這是編碼過程中最常用也是最有效的一種編碼方式，即運動估計。圖2所示為時間域鄰近參考幀預測模式，如果圖像運動變化太大，使得許多塊在前后緩存圖像中都找不到相匹配的塊，那么編碼器一般會把這一幅圖像以I幀的形式進行編碼。這一特征也可以作為判斷運動物體的依據，不僅是因為通常I幀編碼后的數據大了許多，而且也是因為這一突然出現的I幀圖像打破了I幀出現的均勻性，這是由于平肘視頻圖像編碼器都會以一定間隔的時間出現一I幀。

GSM通訊和短信提醒

GSM模塊是一個支持中文短信息的工業級GSM模塊，工作在EGSM900和GSMl800雙頻段。

1 把模式調為PDU模式發送信息

方法：輸入指令AT+CMGF=0(0為PDU模式，1為TEXT模式。我們這里采用PDU模式)。由于發送模式為HEx模式，所以必須將其轉換為415428434D47463D30。在實際操作時要加上0d作為結束符。 實際輸入為：415428434D47463D300d

2 信息發送：

例：我們發送“火警警報”到13723727001電話：

先輸入指令：AT+CMGS=22，該指令的ASCII值為：415428434D47533D3232。在實際操作時要加上0d作為結束符。

實際輸入為：415428434D47533D32320d

然后等待響應：AT+CMGS

有響應后我們迅速輸入以下數據(ASCII)：

303031313030304238313331323737333732303046313030303841393038373036423842363638423636363241351A

然后等待響應，如果響應為：error，則發送失敗，檢查是否輸入正確的數據。如果響應為：00110008813127737200F10008A90870688866886662AS+CMGS：43 OK，則表明發送成功。

結論

設計實現一種新型的智能視頻監控提醒器。用戶通過手機設置家里的提醒器處于布防狀態，那么當檢測有物體移動時，通過GSM向用戶手機上報異常狀態的信息，同時進行錄像。

提出和實現了基于視頻圖像編碼后，以數據量大小來判斷運動物體的新方法。它利用了視頻圖像編碼后數據量大小受圖像中運動物體的運動影響這一特征，其不同于傳統方法。例如圖像差分法是根據原始前后兩幀圖像數據進行相差后再判斷。和傳統方法相比，其最大優勢是運算量更少，因為只需對前后幀的數據量大小進行統計比較，這對于資源有限的系統特別是非PC主機的系統來說是非常重要的。

圖像差分法是較以往其它算法中最簡單、運算最少的方法。但是本設計中提出的基于視頻壓縮的方法會更加簡單、運算量也將更少。這是因為差分法需對兩幅圖像的每個像素進行差分運算，而基于視頻壓縮后圖像數據量大小的方法只需要統計出最近幾幅圖像的數據量大小即可。