[科普中国]-远程图像监控系统

简介

随着计算机软、硬件技术日新月异的发展和普及，人类已经进人了一个高速发展的信息化时代。图像处理技术愈来愈成为科学技术领域必不可少的手段；计算机通信技术和网络技术的快速发展，使得应用图像处理技术的远程图像监控系统得到了飞速的发展，在许多的商场、银行和智能楼宇里都安装了图像监控系统，许多工矿企业都希望利用监控系统实现机房、厂房的无人值守以及防火防盗的自动化、现代化、智能化。

远程图像监控系统，采用先进的数字图像压缩编解码技术、数字图像传输技术，将智能图像处理与识别技术用于图像的显示、调整、跟踪，实现根据现场环境智能调节摄像机的位置及清晰度，对简单的物体进行跟踪与识别，大多应用于分布式制造系统中1。

定义远程图像监控系统是一套嵌入式系统，具有图像采集、图像处理、数据传输、命令信号智能识别等主要功能，使得无论监控者身处何地，都可以查看到安装了本系统的监控现场的实时现场图像，这样对于无人职守的监控现场提供非常便捷的监控。

系统构成远程图像监控系统的核心是图像监控系统，图像监控系统包括五大部分，分别为：图像采集模块，包括图像传感器、镜头，用于监控现场图像采集；主控模块，包括Flash芯片和MCU，是整个系统的核心处理单元，网络传输模块，用于接入网络 ；电源模块，用来提供系统各模块所需的电源；Fireware，运行于MCU的程序，是整个系统的“发号施令者”，图像采集命令的发布、图像的压缩、图像的传输控制、以及系统各功能模块的协调处理，都是由Fireware来控制协调2。

关键技术系统跟踪实现图像跟踪必须完成下列工作，搜索，即在观察的场景图像中，搜索图像目标存在的区域；检测、分割与识别；确定目标点及其行踪，即在图像目标上确定出代表目标位置的点，并确定其位置，随着时间的变化给出图像目标的轨迹。对图像的处理，为了实现对系统的跟踪功能，在监控远端和监控中心均采用多线程编程。一个线程用于图像捕捉和压缩，一个线程用于图像的实时处理。图像处理模块定时对采集的图像进行处理，获得图像的亮度、聚焦信息，如果不满足要求，通过下发控制指令对摄像机的光圈、亮度及焦距进行调节，自动保护采集图像的质量(也可以通过手动对摄像机的光圈、亮度及焦距进行调节)。

利用图像的自动调节模块可以同时满足对多个监控点的监控图像的画面要求，避免监控人员的调节和疏漏。当系统处于自动跟踪状态时，可以对运动物体的检测，获得运动物体的边沿和形状特征，以及运动物体的运动状态，通过一定的跟踪算法来调节云台电机实现跟踪。

图像压缩视频图像压缩分为无损压缩和有损压缩。无损压缩是指回放压缩文件时，能够准确无误地恢复原始数据。这常用于数据文件的压缩，例如ZIP文件。无损压缩常用的算法是个数计数法，它将一连串的相同颜色定义为颜色与数量2个参数，以此减少相同颜色所占用的空间。

由此看出，这种压缩算法压缩黑白图片时非常有用，但是对活动的彩色图像压缩并不实用，它受图像复杂度的影响太大，造成压缩率过低。有损压缩算法靠丢掉大量冗余信息来降低数字图像所占的空间，回放时也不能完整地恢复原始图像，必将有选择地损失一些细节，损失多少信息由需要多高的压缩率决定。对同一种压缩算法来讲，所需压缩率越高，损失的图像信息越多。

应用远程图像监控系统，因具有前期投入小，传输距离不受地域限制，传输速度快，运行费用低等显著优点具有乐观的应用前景，不仅仅可作为独立的监控系统用于监控家庭、汽车、保险柜等生活日常应用，还能应用于仓库、变电站、电表、水塔、水库、环保监测点、偏远山区的气象站或移动电话基站等场所的监控，甚至可以安装于某些场所，用作自动抄表系统，也可以作为图像采集模块可集成于自动售货机用于监测香烟、食品和饮料的运行状态和存货等。