劉學超

(淮北職業(yè)技術(shù)學院 計算機系，安徽 淮北 235000)

基于android的智能家居系統(tǒng)中智能視頻監(jiān)控技術(shù)的研究*

劉學超

(淮北職業(yè)技術(shù)學院 計算機系，安徽 淮北 235000)

隨著android系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)的發(fā)展，智能家居已悄然走入大眾視野，智能監(jiān)控作為配套的解決方案也被廣泛推廣.該文所設(shè)計的系統(tǒng)使用背景建模、更新等技術(shù)對目標進行檢測與跟蹤，排查分析可疑目標對象，通過服務器Socket通迅將信息實時的傳遞給客戶端，提高系統(tǒng)的安全性.

智能視頻監(jiān)控；Socket；Android

近年來，無線互聯(lián)技術(shù)異軍突起，以智能手機、平板電腦為代表的智能終端已悄然走入大眾的視野，并迅速得到普及應用，通過植入第三方提供的程序，手機的功能不斷的被擴充.智能手機憑借其操作靈活、延展性強等特點已然超越PC機，并逐漸顯示取代之勢.移動智能終端必將是網(wǎng)絡(luò)的主力軍和核心力量，必將成為軟件開發(fā)、運行和服務的主要平臺.未來網(wǎng)絡(luò)的主要發(fā)展趨勢是通過無線互聯(lián)網(wǎng)、智能終端、云服務器，為用戶提供功能更加強大的各種應用.

1 智能家居及視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

智能家居是指在原有的居住功能基礎(chǔ)之上，將自動化、樓宇綜合布線、多媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段融入現(xiàn)代住宅設(shè)施，把與日常生活息息相關(guān)的各項事務、家電設(shè)備等進行整合，形成一個現(xiàn)代化的、高科技的住宅管理體系[1].與傳統(tǒng)住宅相比，智能家居的建筑設(shè)計更加科學化、人性化，符合現(xiàn)代人對于生活的高質(zhì)量要求，用戶可以對住宅進行實時的控制管理，既提高安全性、可靠性，同時又節(jié)約能源消耗.

2012年4月5日，國家室內(nèi)裝飾協(xié)會智能化委員會對我國目前的智能家居產(chǎn)品進行了詳細的劃分，其中非常重要的一項就是智能視頻監(jiān)控.智能視頻監(jiān)控是指在無需人力干預的情況下，通過計算機可視化技術(shù)和信號監(jiān)測技術(shù)對監(jiān)控場所的視頻信息進行實時的監(jiān)測、分析，比對圖像幀與場景中的變化，對畫面中的可疑目標進行鎖定、判斷目標的行為模式，如分析到有異常行為則告警，提高安保人員應對危機的實時性、準確性，同時盡可能地降低誤報、漏報等現(xiàn)象.

2 系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)在很多小區(qū)以及家庭住戶都安裝了監(jiān)控攝像頭，但實際上這些視頻信息都是裸數(shù)據(jù)，或者說未經(jīng)任何處理的數(shù)據(jù).一旦發(fā)生問題的時候依然需要人工干預重復查看監(jiān)控畫面，導致很多問題不能及時發(fā)現(xiàn)并得到處理，視頻監(jiān)控也失去了原有的意義.為了解決上述問題，本文所研究的移動智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過連接無線網(wǎng)絡(luò)可以對監(jiān)控場所實現(xiàn)實時的、全方位的遠程監(jiān)控[2].本系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：監(jiān)控目標的檢測與跟蹤、數(shù)據(jù)采集與壓縮、告警、無線傳輸和遠程查看.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)總體框架

2.1 系統(tǒng)模塊功能

監(jiān)控前端.根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要，用戶將一個或多個攝像頭安裝在所需區(qū)域，攝像頭采集監(jiān)控場所的視頻信息，實時信息通過通用串行總行傳遞給主控服務器系統(tǒng)，完成視頻圖像信息的采集工作.

主控服務器.服務器的主要功能包括：捕捉視頻信息、目標的檢測與跟蹤、壓縮處理圖像以及Socket通信等.主控服務器首先接收前端監(jiān)控設(shè)備傳遞的信息，然后使用OpenCV對監(jiān)控區(qū)域進行目標的檢測、跟蹤，如果有運動目標出現(xiàn)在畫面中，則通過AT指令發(fā)送告警短信給用戶[3].同時，使用JMF中的Format對象將捕獲的視頻進行整理后打包，使用Socket進行通訊，將打包的視頻傳到客戶的智能終端.

客戶智能終端.主要功能包括：向主控服務器發(fā)送監(jiān)控請求、視頻解壓縮、播放和保存視頻以及圖片等功能.Android智能終端自帶有視頻解壓縮和播放功能，用戶接收到監(jiān)控數(shù)據(jù)后，通過播放軟件可直接播放視頻.

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

(1)目標檢測與跟蹤.目標檢測是指從監(jiān)控視頻圖像中提取出的人們感興趣的運動對象，我們把該目標稱為前景，除此之外的其他部分稱為背景區(qū).運動目標的提取直接關(guān)系著智能視頻監(jiān)控的整體性能.

①背景建模.我們采用基于RGB色彩模型的選擇更新法，同時采用中值濾波法提取出背景圖像：在某一時間段的視頻樣本從中抽取若干幀Zi(i=1,2……)，將相鄰兩幀的圖像像素點分別按R、G、B三個分量做減法運算，若結(jié)果小于閾值，則認定為是背景區(qū)域；若大于閾值，認定是目標區(qū)域[4].背景圖像提取時將剔除掉這些數(shù)據(jù)，去掉R、G、B三個分量的最大值和最小值，將其余分量取平均值，利用中值濾波法得到初始背景.

②背景更新.將當前幀與背景圖像的灰度進行差分，如果前景圖像Tn(x,y)在某一時刻由0變?yōu)?，則該點有運動目標出現(xiàn)，則Un(x,y)初始化為1.如果該值沒發(fā)生變化，則說明運動目標還存在，Un(x,y)自加，否則Un(x,y)歸零.

③目標跟蹤.建立一個大小為S的窗口用來搜索運動目標，將RGB圖像轉(zhuǎn)化為HSV圖像，對圖像的所有像素點進行H分量采樣，獲得色度直方圖.視頻中的所有像素點都可以使用色彩直方圖進行查詢，確定目標像素的概率.

(2) 告警模塊的實現(xiàn).首先使用Camshift算法計算當前幀目標區(qū)域的輪廓面積，當輪廓面積con-area大于areashold時，則認為有目標入侵，同時開啟告警模塊.關(guān)鍵代碼如下：

dvDraw(cst,cont,colour,colour,0,4,9,dvpoint(0,0)); //繪制輪廓

con-area-tem=fabs(con-area(cont,cv-whole)); //獲取當前輪廓面積

首先設(shè)置3G無線上網(wǎng)卡的COM端口號、通信速率和接收短信的手機號碼，初始化COM端口，若檢測到運動目標，則發(fā)送AT指令，觸發(fā)短信發(fā)送進程.關(guān)鍵代碼如下：

Length=SMSEncode(src,pdu); // 編碼

Strcat(pdu,"x01a"); // 以Ctrl+Z結(jié)束

SMSString(pdu,&smsclength,2); // 獲得SMSC信息的長度

Sprintf(cmd,"AT+CMGS=%d ",length/2-smsclength); // 生成命令

Writecom(cdm,strlen(cmd)); // 先輸出命令串

(3)視頻采集與Socket通信.首先使用Server Socket server=new ServerSocket(port)建立一個服務器端，通過監(jiān)控攝像頭采集到的數(shù)據(jù)存儲在服務器端，用戶通過Java Applet或其他軟件與服務器建立連接，發(fā)送監(jiān)控請求.用戶提供IP地址、接收端口號等信息，服務器端驗證用戶身份后即可建立連接，同時將采集到的視頻信息通過Socket傳送給用戶[5].進行視頻傳送時既要節(jié)約用戶流量資費又要保證監(jiān)控畫面的實時性， RGBFormat方式滿足上述要求，而且實現(xiàn)方便.具體實現(xiàn)如下：

①定義類webbroadcaster的構(gòu)造函數(shù)，將視頻流的寬度(width)、高度(height)和監(jiān)聽端口(port)分別賦值.

②使用mediumloca作為參數(shù)，調(diào)用manager的creat(int wid,int hei)為視頻流創(chuàng)建播放器.

③使用新線程持續(xù)操作framecontrol實例，獲取視頻數(shù)據(jù)流，同時將獲得的數(shù)據(jù)寫入socket中.

3 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的增長和綜合國力的提升，智能視頻監(jiān)控越來越體現(xiàn)出其自身的無可比擬的優(yōu)勢.移動智能視頻監(jiān)控技術(shù)充分體現(xiàn)了監(jiān)控的實時性和主動性，文中對系統(tǒng)架構(gòu)以及一些關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述.相信未來這一技術(shù)將有著更為廣闊的發(fā)展空間.

[1]李志華.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)目標跟蹤與分類算法研究[D].杭州：浙江大學,2008.

[2]孫曉東.智能視頻監(jiān)控技術(shù)研究[D].上海：上海交通大學,2008.

[3]袁文鳳.論視頻技術(shù)的使用與發(fā)展[J].科技信息,2009(18)：199-201.

[4]孫昌霞.嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建與驅(qū)動程序移植[J].河南科技,2010,6(1)：96-101.

[5]汪永松.Android平臺開發(fā)之旅[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

(責任編輯:王前)

Research of Intelligent Video Surveillance Technology in Smart Home System Based on Android

LIU Xue-chao

(DepartmentofComputerScience,HuaibeiVocationalandTechnicalCollege,Huaibei,Anhui235000,China)

With the development of Android operating system and wireless network technology, intelligent home furnishing has been quietly gone into the public view. Video surveillance as a supporting technology is also widely spread. Use the background modeling and updating technology to detect and keep track of the target, analyze the suspicious objects, the information can real-time transfer to the client by the server socket communication, improve the security of the system.

intelligent video surveillance; Socket; Android

2013-09-19

劉學超(1980-)，女，滿族，遼寧錦州人，碩士，講師.

安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金項目(編號:2012SQRL254).

TP39

A

1008-7974(2014)01-0007-03