嵌入式人感系統的設計與實(shí)現

摘要：隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，監控設備在日常生活中被廣泛使用。本文介紹的嵌入式人感系統就是基于嵌入式操作系統之上，對監控設備功能作了部分改良和拓展后，在安防領(lǐng)域的運用。本文從操作系統選擇、硬件結構介紹和圖像處理、圖像識別算法的實(shí)現等方面，分別對嵌入式人感系統的設計與實(shí)現進(jìn)行了全面描述。在實(shí)際環(huán)境中的實(shí)驗表明：嵌入式人感系統對監控現場(chǎng)出現的異常狀況實(shí)時(shí)、高效、精確地實(shí)現了判斷、報警功能。
關(guān)鍵詞：人感系統；嵌入式技術(shù)；圖像處理；圖像識別

0 概述
隨著(zhù)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各種各樣的監控設備已經(jīng)隨處可見(jiàn)，在不同的領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。但是諸如保密室、金庫、倉庫等關(guān)系到重大財產(chǎn)安全的場(chǎng)所，簡(jiǎn)單的視頻監控功能是無(wú)法滿(mǎn)足其在安防層面上的要求的。實(shí)際應用中普遍使用的方式是：出現異常情況后，通過(guò)報警器報警，并將現場(chǎng)狀況通過(guò)監控設備記錄下來(lái)，供警方在事后調查時(shí)進(jìn)行取證。因此實(shí)時(shí)性極差，且由于受到報警器前端探測裝置的物理性能的限制，往往會(huì )因溫度、濕度、光照角度等環(huán)境因素的影響，而對監控現場(chǎng)的狀況做出誤判，引起誤警的情況。同時(shí)，監控設備的持續長(cháng)時(shí)間工作也很浪費能源，不符合當下節能環(huán)保的理念。如何降低誤判率，合理控制監控設備的工作模式，已經(jīng)成為用于此類(lèi)特殊場(chǎng)所的安防設備在下階段開(kāi)發(fā)中一個(gè)重要的研究課題。
本文研究的嵌入式人感系統正是應用在此類(lèi)特殊環(huán)境下的安防設備。本系統旨在對監控現場(chǎng)狀況做出準確、完整的判斷和快速、高效的處理，更好地實(shí)現安防的功能。
考慮到本系統是對現有監控設備功能的改良和拓展，需要簡(jiǎn)單精悍、開(kāi)銷(xiāo)不大、使用靈活方便，同時(shí)，當出現部件損壞時(shí)要便于更換，還要美觀(guān)實(shí)用，從技術(shù)的角度而言，運用嵌入式技術(shù)是最為便捷合理的方式。

1 系統方案設計
隨著(zhù)芯片技術(shù)的發(fā)展，單個(gè)芯片具備了更強的處理能力，使得集成了多種接口已成為可能。同時(shí)，由于各類(lèi)產(chǎn)品對于可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統逐漸在同類(lèi)產(chǎn)品競爭中脫穎而出，成為了IT界的新焦點(diǎn)。
嵌入式系統被普遍認可是一類(lèi)以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎、軟硬件可裁剪、滿(mǎn)足對系統功能、可靠性、體積、功耗、成本等嚴格要求的微型計算機系統。盡管嵌入式系統在體系結構上處于主流位置，但在開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用的諸如Linux、OSGi或者Java都是開(kāi)放式編程環(huán)境，不存在市場(chǎng)壟斷，且充滿(mǎn)創(chuàng )新，不斷發(fā)展。嵌入式技術(shù)已經(jīng)成為通信產(chǎn)品和消費電子領(lǐng)域的共同發(fā)展方向，并開(kāi)始逐漸用于安防領(lǐng)域。同時(shí)，由于業(yè)界的廣泛關(guān)注，各類(lèi)嵌入式處理器(硬件)、嵌入式操作系統(軟件)的開(kāi)發(fā)也推動(dòng)了嵌入式技術(shù)的進(jìn)步和信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化、數字化、智能化的發(fā)展。
鑒于嵌入式技術(shù)能夠實(shí)現高效的信息采集和數據處理的功能，在承擔高要求、強負荷的同時(shí)，性能穩定且卓越，所以本文在人感系統的設計和實(shí)現中采用嵌入式技術(shù)。
根據各類(lèi)安防系統對信息處理的準確性和實(shí)時(shí)性的要求，人感系統采用如下的設計思路：采用主芯片、圖像采集模塊和PIR紅外傳感器模塊的組合，由PIR紅外傳感器模塊對監控現場(chǎng)中的狀況做持續主動(dòng)檢測，當出現異常情況時(shí)，通知主芯片控制圖像采集模塊進(jìn)行定周期的圖像采集，并對采集得到的圖像進(jìn)行處理和識別，根據判別結果，由主芯片執行后續操作。若圖像采集模塊出現連續10個(gè)周期無(wú)異常圖像時(shí)，則關(guān)閉圖像采集模塊；否則，啟動(dòng)報警裝置，并將采集得到的最后20個(gè)周期圖像壓縮存儲于存儲設備中或傳輸至終端設備上。通過(guò)利用這樣的雙重智能識別的方式來(lái)實(shí)現減少對監控現場(chǎng)狀況可能產(chǎn)生的誤判和合理控制監控設備工作模式的目的，真正達到智能安防的效果。

圖中：PIR Senser(紅外傳感器模塊)，負責對監控現場(chǎng)狀況進(jìn)行物理監測；CMOS圖像采集模塊)，完成對監控現場(chǎng)狀況的圖像采集；MCU(主芯片)，實(shí)現系統控制、圖像處理，周像識別等功能；IRLED(紅外LED補光)輔助功能模塊，當監控現場(chǎng)環(huán)境光線(xiàn)比較差的時(shí)候，為了有更好的圖像采集效果，通過(guò)該模塊進(jìn)行紅外補光。