文 献 综 述

一．视频监控的背景

（一） 意义：随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于公共安全的要求越来越高，使得智能化的网络视频监控走进了人们的生活。网络智能监控技术比普通的监控技术有显著的优势。第一，反应时间迅速，系统能够实现分析视频信息。第二，更有效的监视，工作人员只需关注系统产生的处理结果。第三，具有强大的数据分心能力和检测能力，能够使工作人员方便的查找和筛选历史信息。

（二）视频监控的发展历史：视频监控的发展经历了三个不同阶段^[5]：

(1) 传统的模拟视频监控：模拟监控系统发展较早，这种系统的主要特点包括：视频和音频信号，在采集，传输和存储的环节都是对模拟信号的处理，直接保存原始模拟信息，数据质量最高。

(2) 基于微机平台的多媒体监控：多媒体监控系统已经实现了将模拟信号转换成数字信号进行存储，系统功能和应用的灵活性较高，多媒体工控机是该类系统的核心，它采用模块化的结构设计，把控制用的所有设备，集成于一体。

(3).基于网络的嵌入式数字视频监控：它的一般工作流程是嵌入式处理器将模拟信号转换成数字信号后，对视频信号进行各种功能的压缩编码处理，之后通过网络将数据传入远程计算机端，计算技上应该装有相关的智能软件，以供用户方便的控制系统工作。

（三）视频监控系统的发展方向：随着视频处理技术的不断进步，高清图像已经渐渐走近了人们的生活，因此高清视频监控将为用户带来更强的服务，适合更复杂的户外环境。另外，在过去的近年来，随着3g的应用，3g视频监控寂静突破了无线宽带的束缚，即将成为又一重点课题。总结起来，视频监控技术的发展方向有如下几点^[9]：

1、智能化将进一步深入。2、高清化的视频监控将是下一个里程碑。3、标准化的进程会加快。4、集成化，即将视频监控设备应用到更多的其他行业中，实现行业间的整合。

二．视频监控系统的研究现状

（一）视频监控研究现状

视频监控产品的数字化基本成熟，网络化逐渐完善，智能化正在蓬勃发展。其中数字化是网络化和智能化的前提^[12]。

（1）数字化指的是视频监控系统的各种各样的信息流。视频数据数字化以后，就可以调用各种图像压缩编码算法对视频数据进行压缩编码，这样就节约了大量的带宽和存储空间，使得网络传输成为可能。另外，数字化过后的数据更容易处理，方便调用各种数字信号处理算法对视频数据进行处理。

（2）网络化指的是可以借助现有的互联网资源来传输视频监控系统的数据信息，使得视频监控系统的结构由集总式向集散式系统过渡。系统的网络化将使得整个网络的硬件资源和软件资源可以共享，各个系统的任务和负载也可以共享，这大大的增强了视频监控系统的软、硬件资源。数据的准确性强。

（3）智能化指的是采用计算机为控制中心，通过一系列功能软件实现监控系统控制界面的可视化、系统功能的多元化以及控制环境的多媒体化，进而可以十分方便实现对视频、音频信息的管理和镜头云台的控制、与监控端的命令信息的交互、报警信息的触发、实时输出监控视频以及报警录像的智能化控制，从而实现视频监控系统的智能化管理。

（二）视频监控实例

文献[10] 无线视频监控系统，通过各个远程监控点的视频摄像机对不同目标进行视频监控,同时通过无线收发设备自动将远程监控点的现场视频状况以图像的方式传送到监控中心,进行录像和数据管理,实现对学校不同位置进行远程的图像监控和管理,以便做到发现问题及时处理,更好地维护校园的安全。

文献[16]采用以DM6437 为核心的矿山视频监控设备，设计并实现了视频采集模块(VPFE)和视频显示模块(VPBE)驱动。首先通过视频采集模块把经过摄像头采集的原始模拟电视信号送入专用的视频解码芯片TVP5146，经过相应的处理后送出8位的数字视频信号，将其传给DSP的CCDC控制器，最后把数字视频信号数据存储到外部DDR2。然后是利用视频显示模块从外部DDR2存储器中读取不同格式的数字视频/图像信号。最后进行检测分析。

文献[19]基于DSP的智能交通监控系统的实现，系统以高性能的TI TMS320C6000 系列DM6437 为处理核心，主要由系统前端和系统后台两部分组成。系统前端位于监测现场，利用图像采集设备获取实时的路况信息，结合交通灯信号进行运动车辆的检测，对其运动状态进行跟踪，判别车辆是否出现违规行为以及上传交通信息。系统后台设于交通监控中心，主要接收和查看实时路况信息，处理来自系统前端的交通违规事件，维护交通秩序。

文献[20]网络数字视频监控系统在矿井安全生产中的应用,该系统采用了IPVIEW 公司的IPVIEW2100 和IPVIEW2400 视频服务器产品。在主要生产环节和重点设备摄像机的视频输出在不改变原模拟视频矩阵方式的同时通过BNC 连接到IPVIEW VDT150e 视频输入插座，然后通过RJ45 接头将IPVIEW VDT150e 连接到网络, 再为IPVIEW VDT150e 设置一个IP 地址，就可以依托已有的快速局域网，实现在局域网的任何地方，授权用户都可以利用浏览器来观看现场的工作情况。

三．DM6437 视频处理子系统

（1）VPSS子系统的基本介绍^[2]

视频监控系统，最重要的就是图像的接收和处理，DM6437用了专门的一个模块VPSS(Video Processing Sub-System)来接收图像，VPSS是DM6437 DSP的视频处理子系统，它由两部分组成，分别是：视频处理前端VPFE(video process front end)和视频处理后端 VPBE(video process back end)。其中，VPFE 用于接收输入的视频数据，它支持多种格式的视频数据(包括多种格式的 YUV 数据以及没做任何处理的raw data)，并且包含有预处理模块，可以对输入的视频数据做一些处理；VPBE 用于输出数字视频图像，可以直接连接到显示器进行图像的显示，同时，可以利用OSD模块实现图像轨迹的标注，这在视频监控的目标跟踪算法中应用广泛，在本系统中，由于暂时还未添加目标跟踪算法，故并未采用视屏后端。DM6437 接收视频数据的接口称为CCD 控制器(CCDC)，它可以接收外部传感器采集到的 raw data 或者是编码芯片传输进来的YUV格式的视频数据。同时，它还为输入的数字视频流提供场同步等同步信号。

视屏处理前端以及视频处理后端通过一个公用BUFFER实现彼此间的直接通信，视频前端接收视频信号，并调用前端的模块进行处理，处理完过后便将视频数据发送到这个公用的BUFFER。这时，在公用BUFFER中的视频数据有两种处理方法，一是可以通过EDMA发送到外部存储器，供视频处理算法调用；二是直接发送到视频后端，当视频后端的各模块处理完成过后（主要是实现字幕或者轨迹的叠加），便可以直接在显示器上显示出来。VPSS 结构图如图1所示：

四.运动目标的检测方法

目前，常用的运动目标检测方法有差帧法，光溜法，背景相减法，高斯背景相减法^[1]。

（1）差帧法的基本原理：帧间差分法是一种通过对视频图像序列中相邻两帧作差分运算来获得运动目标轮廓的方法。

（2）光流法检测运动物体的基本原理是：给图像中的每一个像素点赋予一个速度矢量，这就形成了一个图像运动场，在运动的一个特定时刻，图像上的点与三维物体上的点一一对应，这种对应关系可由投影关系得到，根据各个像素点的速度矢量特征，可以对图像进行动态分析。

( 3)高斯背景建模法的基本原理：其基本思想是对图像的背景进行建模。一旦背景模型建立，将当前的背景与背景模型进行某种比较，根据比较结果确定需要检测的运动目标。

（4）背景相减法的基本思想是：首先，用事先存储或者实时得到背景图像序列为每个像素进行统计建模，得到背景模型Bk，将当前含有运动目标的图像帧Fk和背景模型Bk相减，其中Dk为差后的结果；其次，将计算结果在一定阈值T限制下进行二值化，判断出当前图像中出现的偏离背景模型值较大的那些像素，则为出现的运动目标像素，Rk为含有目标的二值化图像。由于运动物体和背景在灰度或色彩上存在差别，将Fk与Bk相减，再通过阈值操作得到的结果间接确定给出了目标的位置，大小，形状等，从而得到较完整的目标信息。

本文这一节不是重点，只进行简单介绍，本系统设计采用背景相减法进行运动目标检测。

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