基于机器视觉的家庭防盗预警系统1.doc

基于计算机视觉的防盗报警系统 一、设计背景 在经济飞速发展和人民生活水平不断提高的今天，盗窃的手法也越发高明，每年盗窃对人们的生命财产造成了相当大的损失，因此人们对住宅、商品房、办公室、仓库的安全性要求越来越高，迫切需要有一种安全防范系数很高的防盗报警系统，能可靠地进行日常安全防范工作。这种防盗报警系统不仅使人们安心的工作，同时也保证了人们的生命安全不受损失。而目前市场上的防盗报警系统大多由于可靠性差、功能单一或造价高等原因而难以普及。为此我们设计此款防盗报警系统，利用计算机视觉技术使得此系统大大提高了准确性。 二、方案设计 2.1 方案分析与论证 目前防盗系统所应用的技术主要是：基于单片机的信号采集处理技术。此技术采用热释电红外传感器探测是否有人进入，用门磁传感器检测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动，将采集到的信号由单片机进行处理分析后对报警系统进行控制。 热释电红外传感器自身存在以下缺点： （1）容易受各种热源、光源干扰 被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 图2.1 整体方案设计流图 当户主开启此装置时，我们每隔一段极短的时间对室内进行图像采集，并进行分析，得到当前室内人员个数及其相对位置，当检测到非法人员踏入时系统将采集到的信息通过GSM模块以短信的方式发送给用户，用户根据实际情况通过GSM模块给系统发送命令信息，“1”则表示开启报警系统，并保留采集到的图片信息；“0”则对此情况不做任何处理。 为了能够采集到清晰的图片，我们采用数字摄像头OV9650。为了能对采集的图像进行快速准确的分析，图像处理部分我们使用嵌入式Linux操作系统，并且移植OpenCV，通过机器学习使系统自动识别人体对象目标，并返回当前图像中的人体个数及其相对的位置。，本系统选用三星公司的ARM9芯片S3c2440，同时我们所要处理信息量大（保存处理图像的数据和部分图像信息），选取选择NOR FLASH存储系统启动代码，NAND FLASH作为主要存储器件。在对数据进行确切的分析后，我们将这些信息通过GSM模块一段新的形式发送给用户，用户接到信息后在发送命令，这样大大提高了系统的智能化，系统利用这些用户发回的数据对报警系统进行控制。 三、硬件系统设计与介绍 本系统选用三星公司的ARM9芯片S3c2440作为处理器，图像采集部分采用数字摄像头OV9650，数据传输部分选用 GSM模块。 图3.1 系统硬件结构 3.1 基于S3c2440的硬件平台 为了对采集的图像进行快速准确的分析，这要求系统有较快的处理速度，同时支持一些图像处理的算法。 这里选用三星公司的ARM920T内核的芯片S3c2440，其包含MMU内存管理单元，可以运行嵌入式Linux操作系统，还有专用的CAMERA接口。由于运行嵌入式Linux操作系统时，Linux内核与其文件系统需要大量的存储空间，所以这里需要外扩大量的外部存储空间。这里同时选取NAND Flash和NOR Flash，因为程序不可能在NAND Flash运行，这里再选择SDRAM 与之相配合【4】。 3.2 SDRAM 与S3C2440接口电路 NAND Flash具有体积小，存储单元密度高，写入和擦除速度快且最高可达一百万次，制造过程简单，价格较低等优点。NOR FLASH的特点是可以再片内运行程序，但其写入和擦除速度慢，价格相对较高。故这里选择NOR FLASH存储系统启动代码，NAND FLASH作为主要存储器件。 图3.3 NAND FLASH 与s3c2440接口电路 图3.4 NOR FLASH 与S3C2440接口电路 SDRAM与FLASH相比具有掉电不保存数据的缺点，但其读写速度远高于FLASH存储器件。当系统启动后将FLASH中的程序代码及相关数据映射到SDRAM中，提高运行速度。 3.2 数字摄像头 本系统基于计算机视觉技术，需要根据室内图像信息，得到室内人数及位置以做出正确的分析和处理，最终控制报警系统。这里选择OV9650 COMS型影像传感器的数字摄像头模组，通过S3C2440的CAMERA接口实现教室内图像信息的采集。 CMOS型摄像头模组是先进、节能、小巧的高精度相机的内置式组件，该数字摄像头模组把实现优质VGA影像的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出JPEG图像或视频图像。同时支持8/10位数字传输JPEG图像和YCbCr接口。由于具有高度集成的特点，该数字摄像模组不再需要配备任何外部器件，实现起来电路简单【2】。 图3.5 OV9650数字摄像头接口电路 3.3 GSM通信报警系统 由摄像头采集室内图像信息，利用计算机视觉技术对图