单片机应用技术
基于图像识别的校园安防系统设计与实现
吴成茂
（西昌学院四川西昌615013）
摘要：针对西昌学院的实际情况，设计了一种基于图像识别的校图安防系统。介绍了系统的总体结构，详细设计了系统的执行装置、检测装置和控制装置，阐述了系统的图像采集、匹配、处理流程和直流电机控制过程。应用结果表明，该系统能够在复杂的图像背景下准确识别和定位运动目标，并对其进行平稳跟踪。
关键词：图像识别视频监控安防系统动目标检测中图分类号：TP277
文章编号：10079416（2011)06011803
文献标识码：A
西昌学院地处凉山券族自治州，学院周围的社会治安非常复杂，时常发生个人和学校财产被盗案件。为了维护校园的安全和稳定，杜绝各类事故案件的发生，因此有必要研制一套校园安防监控系统，对整个校园的周边环境和教学区、学生宿舍区的人员活动情况进行监测。目前，动目标图像识别和跟踪技术是图形图像处理领域研究的热点"-2。本文将在图像识别技术的基础上设计一种智能校园安防系统，实现对校园整个环境的实时监测，并
对可疑目标进行自动识别、跟踪和记录。 1、系统总体结构
校园安防系统主要由CCD摄像机、控制装置、执行装置（云台）、PC计算机等组成，总体结构如图1所示。其中，CCD摄像机固定在云台上。系统的工作原理如下：
首先，CCD摄像机获取运动目标的视频图像，由PC计算机通过视频图像识别算法对目标进行分析处理，从中提取出目标特征并建立运动目标的模板图像。然后，在后续图像中寻找运动目标并进行定位：如果找到运动目标则向云台发送控制指令，使云台做三维运动，实现对运动目标的自动跟踪；如果没有找到运动目标，则继续在下一顿图像中进行目标识别和定位。
PC计算机
CCD锻像机
建立目标模板执行装互
日标模板匹配控制装置
图1校园安防系统的总体结构
2、系统硬件设计
控制算法
2.1硬件的总体结构
系统的硬件总体结构如图2所示。硬件主要包括执行机构、
摄像机 USB2.0
云台
PC计算机 118
万方数据
直流电机
85-232
电机驱动电路
下位机控制电路
单片机
申口通信模快
图2系统的硬件总体结构
电源时钟模块
检测装置和控制装置三部分。执行装置由两个直流电机、齿轮传动装置及云台构成。检测装置由安装在云台上的摄像机和PC计算机组成。控制装置由PC计算机中的控制算法和下位机控制电路板构成。
摄像机安装在云台上，对视野中的图像进行采集，并通过 USB2.0接口将视频信号传送给PC计算机，利用PC机中的图像识别算法对运动目标进行检测。PC机将目标识别结果通过控制运算传送给下位机控制电路，由控制电路控制直流电机带动云台做水平 360度、垂直180度的三维运动，使运动目标始终处于摄像机的视野中心，完成对目标的跟踪、监控功能。
2.2硬件详细设计 2.2.1执行象置设计
系统的执行装置包括云台、两个直流电机和齿轮，其中一台直流电机控制云台的水平方向转动，另一台直流电机控制云台的垂直方向运动。为了防止转动平台向个方向转动360度以上而导致线路缩绕，在平台上设置正转和逆转两个方向的限位开关。直流电机采用38ZYC-0永磁电机，齿轮比为1:1。
2.2.2检测象置键计
检测装置是整个安防系统的关键部件，该装置对运动目标检测的精度直接影响着整个系统的目标跟踪能力。检测装置主要由安装在转动云台上的摄像机和PC计算机构成。摄像机采集图像后通过USB数据线传送给PC计算机，经过PC机中的目标图像匹配算法获取运动目标的位置和运动信息。因此，运动目标检测的精度取决于目标图像匹配算法的精度和摄像机采集图像的清晰度，而运动目标检测的速度取决于匹配算法的效率和PC机的数据处理速度。
+5V
10uF c
30p C 30p +5V
012M R10K R10K
10K sus
2 3 4
6
AT89C2051
RST/NpP RXD TXD XTAL2 XTAL1 IN'TO
7
INTI 8p3.4 9p3.5 10GND
GND
图3单片机的外围连接电路
vCC P1. 7 P1. 6 P1. 5 P1. 4 PI.3 P1. 2 P1. PL. 0 P3.7
+5V 20 19INT 18U/D 17 A/CS 16B/CS 15C/CS 14 D/CS
13 12 11