嵌入式视频监控系统与自动摔倒检测的实现

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摘要:随着嵌入式技术、多媒体技术和网络技术的发展,视频监控正在向数字化、智能化、网络化方向发展。视频监控在服务和谐社会,完善人民的生活保障等领域发挥了重要的作用。研究表明跌倒是造成老年人群伤残和死亡的主要原因,调查显示老年人的跌倒有一半以上是在家中发生的。如果能及时发现老人跌倒并进行有效处理,就会降低跌倒对老人的伤害。以此为目的,本文以ARM9处理器s3c2440和嵌入式Linux系统为基础,结合图像处理技术,设计和开发了适合家庭使用的嵌入式视频监控系统并实现自动摔倒检测报警。该系统无需人体佩戴任何设备,即可实时监控老人姿态,监测老人是否跌倒从而达到降低跌倒对老人的伤害的目的。本文的研究工作及创新点主要表现在以下几个方面:(1)基于硬件平台s3c2440和Linux操作系统完成了嵌入式监控平台的搭建。裁剪、移植、固化Linux系统内核到硬件平台,提高系统运行效率。设计了兼容操作系统的USB摄像头驱动算法以实时采集视频图像。(2)对采集到的视频图像流采用H.264标准进行编码压缩。根据视频监控的实际需求,从算法结构、程序代码、编译选项等方面对H.264编码器进行优化,提高了视频编解码效率。通过RTP/RTCP实时传输协议实现实时传输功能。(3)运用B/S网络结构模式实现远程视频监控,使用PHP语言搭建监控网站,实现远程实时观看。具有升级维护简单、方便随时查看、成本低、扩展性强、有利于组网等优点。同时,对监控到的视频流进行人体摔倒检测以实现报警。(4)摔倒检测使用改进的高斯混合模型算法对背景进行更新,采用背景减除法来分割运动目标,通过人体高宽比和有效面积比相结合的方法对人体姿态进行自动判别,判决结果准确;通过设定跌倒时间阈值,对即时摔倒和延时摔倒进行对比实验,实验表明系统可以准确的判定老人跌倒并进行报警,误报率较低。通过对整体系统进行测试验证,系统可实现远程监控并准确分割出人体目标,判定人体是否跌倒,满足实时性要求、误报率低、鲁棒性好。
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