息烽农业嘉年华园区智能监控系统研发与实现
摘要：当今社会是一个充满高科技的信息化时代，监控在我们的生活中随处可见，监控的运用也是非常广泛的，但大多的监控只是对信息和图像进行一个采集和录像，对于监控视频，需要有专门的人员进行观看，才能及时发现视频中出现的异常，从而做出及时的反馈。当监控的范围广，监控的视屏比较多时，就需要大量的人力来进行观看，且观看的过程中，一个不注意就会导致一些意外被遗漏。从而导致一些危害的发生。因此，本文利用图像分析技术和只能监控技术，设计出一个适合在园区这样大范围进行监控的智能监控系统，该系统能够对监控范围内的图像进行识别，因为采用了人脸识别技术，所以监控能够直接识别出人物的面部特征，且不受肤色的影响，另外，监控中还安装了压力传感器，对于监控范围中出现的异常现象，监控系统能够做出一定的识别，并将其记录到档案中，同时也通过网络将其反馈到客户端，即负责人的手机或者监控室等，并根据负责人下达的指令做出相应的报警等反应，以此达到安全防范的作用。 关键词：园区；智能监控；研发
息烽农业嘉年华园区位于贵阳的美丽南山综合体，是一个位置比较偏远的地方，且整个园区设立了一个主要的游玩线路，两个度假区，三个户外运动营地，四个产业园区以及八个共享庄园，整个园区的范围是非常广的。而在开展农业嘉年华的时候，就会有很多的游客来园区里玩，那么为了游客的安全，同时也是为了园区内各种设施和物件的安全就需要安装一些监控来实时观察，但由于园区较大，需要监控的范围较大，普通的监控系统只能做到视频的记录，并做不到智能化的监控。为了打造现代科技化的园区，贵阳相关政府也围绕嘉年华园区智能化监控系统的研发和使用进行了讨论，并大力支持园区内智能监控系统的建设，实现园区内突发事件的实时监控和报警录像等。所以本文设计了一个更加适合息烽农业嘉年华园区的智能监控系统，以便于更好服务于嘉年华园区，为园区内游客的安全提供一定的保障。 一、系统算法的概述
本文设计的监控系统为了更好地对监控范围内的人像进行精准的识别，所以采用了人脸识别算法和身份证算法，对于位置的配备，采用的是标定法，为了使数据更加精准，我们在原有的标定法上面增加了一个修正量。 （一）人脸识别算法
所谓的人脸识别算法主要是对采集到的图像进行检测，若出现人脸，则将人脸的面部特征进行提取，然后利用各种识别算法对关键的特征进行再次处理，然后再将其录入到数据库中，而数据库事先需要录入一些人脸的特征和身份信息，将检测到的人脸特征与数据库中的特征做出对比，从而识别出检测到的人脸的身份。本文所采用的人脸识别算法是Adaboost 算法，该算法将人脸特征提取与cascade 的搜索算法结合到一起，使其检查到的数据更加精准。在监控检测的过程中，对关键特征的提取是至关重要的一步，在这一步中，我们采用的积分图的类矩形特征提取，积分图是原图像的一种转换，然后将图形放置到矩形图的左上角那个象限中，面部特征的每一个部分都有相应的坐标，通过对这些坐标来计算出人脸的关键信息，这在整个监控过程中是非常重要的。 （二）身份认证算法
在监控的过程中，我们采用人脸识别算法将视频监控中出现的人物的面部特征提取出来，那么提取出来后如何根据这些面部特征来确定人物的身份呢？这个
时候，身份认证算法就派上用场了。身份认证算法就是专门处理人脸识别算法中提取出来的人物的特征的。身份认证算法分为两个步骤，首先，需要创建一个样本，在样本中收录尽可能多的人物身份和人物特征。其次是将采集到的监控中的人物特征与样本中的人物特征进行比对，对于和样本中的人物特征相似的，则显示为样本数据中的人物名称，对于不相符的，则显示为“其它”。 （三）对摄像机取景位置的计算
监控器分为很多的种类，有固定不动的，只负责监视一片固定的区域，也有360度旋转监视的，而本文所采用的监控器就是360度旋转的。要使摄像头在检测到异常发生时能快速的将摄像机的焦点对准异常的地方，可以采用两种方法。第一种是设置两个参照物，从参照物来计算摄像机的位置和异常部分的位置，再利用闭环控制的方法来实现摄像头的旋转对焦。但这种方法的参照物设置比较困难，所以本文采用另一种方法，即对摄像机周围的事物提前做好定量的离散分析，但出现异常时，摄像机只需转到异常发生的附近的定量上，只需取景框内出现异常的地方，将其记录下来即可，这种方法相对简单一点。 二、硬件设计
本设计的智能监控系统由于采用的摄像机和压力传感器等所需的电流不大，因此在电源设计过程中只需在加一个220V~5V的一个适配器即可。采集电路使用的是消耗较低、性能较好的自动电压调整器，设计的电路如图1所示：
图1 电路设计图 三、软件设计
本文软件部分主要由五个模块组成 ：信号采集、压力监控、摄相机调度、图像处理、报警机制。开发平台是我们常用的电脑，开发语言为中国语言。智能监控工作的流程就是以上五个模块共同协作完成的，五个模块缺一不可。信号采集主要是对监控中压力值进行采集和记录，打开USB即可对采集到的图像进行提取。压力监控主要是将采集到的信号的压力值与系统内部事先录入的压力值范围进行比较，如果数据出现异常，则将这一数据记录下来，同时也不能忽视对其它数据的接收。连续出现三次异常则向客户端发出警报，否则视为干扰信息处理。同时，出现这些异常的时候，摄像机也会立马转到异常所在的位置，连续拍摄15张照片，每张照片的拍摄时间间隔0.1秒，然后将这些图片发送到图片处理器。图片处理器对接收到的图片进行人脸识别，若检测到人脸，则将人脸的面部特征与系统录入的人脸特征相对比，并判断该人物是否是园区内的工作人员等可信任的人物，若不是，则标记为异常并向系统发出警报信息；若检测过程中没发现人脸，则将该图像标记为未知事物，并储存下来。当报警系统接收到图片处理器发来的报警信号时，将嘉年华园区内的状况通过网络发送给用户，包括异常发生的时间、地点、和各种相关的信息等，并等待用户的反馈，若用户及时反馈，则按用户的操作指令进行操作，若用户不反馈，则继续发送信息，若超过3次依然不理睬，则响起警铃，以此警报来提醒人们。 四、系统实现
为了检测系统是否能正常运行，本文自行设计了一个配套的运用程序，该程序可以直观的看到压力数据的变化和图像的处理等，系统显示的界面如下图（图2）所示：
图2 系统界面
经过一些列的调试，该智能监控设备完成了整个系统的研发，且在使用的过
程中也是非常方便的，只需在嘉年华园区内，按照一定的距离安装上本文设计的智能监控设备，然后自行将可信任的人员的面部信息录入到系统内部即可投入使用，对于出现的异常，有系统的实时数据发送，也可进行及时的处理，因此，本文设计的智能监控系统非常适合息烽嘉年华园区的监控。
总之，对于像息烽嘉年华园区这样的大型园区，智能监控的安装是十分必要的，而本文所设计的智能监控系统集精准度高、智能化、灵敏度高等优点于一身，所以非常适用于息烽嘉年华园区的监控。 参考文献：
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[2]广东穗都建筑工程有限公司.园区安防用智能监控方法及系统:CN201911014262.2[P].2020-02-11.
[3]陈学信,陈菲.浅谈工业园区视频监控系统的设计[J].建筑工程技术与设计,2019,(19):1068-1069.
[4]陈学信,陈菲.浅谈工业园区视频监控系统的设计[J].建筑工程技术与设计,2019,(19):1068-1069.
[基金项目]贵阳市科技计划项目：息烽嘉年华园区智能监测监控系统开发，合同编号：筑科合同[2019]5－4号。
息烽农业嘉年华园区智能监控系统研发与实现
