影像處理運用於家庭防盜保全之研究

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錢政治(Cheng-Chih Chien) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

影像處理運用於家庭防盜保全之研究
(Study of Home Security by Applying Image Processing Technology)

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摘要(中)

摘要
本論文主要在設計一個適用於家庭防盜保全且兼具即時(Real-Time)、精確(Accurate)、自動化(Automated)、數位化(Digitized)的視訊監控系統( Video Surveillance and Monitoring , VSAM)。本研究的系統主要由電荷耦合元件(Charge Coupled Device, CCD)、影像擷取卡(Image Capture Board, ICB)及個人電腦(Personal Computer , PC)所組成。
當系統啟動時提供錄影及動態偵測兩種監控模式供使用者選擇。其中動態偵測模式的原理，是將CCD及影像擷取卡所擷取的前景影像，使用三種不同的灰階方程式灰階化後，再與我們事先建立的背景影像，利用背景相減法(Background subtraction)、二值化(Binarization)等方式，判斷監測畫面是否有移動物闖入。若沒發現移動物就將此時的前景影像與背景影像結合，產生新的背景影像，增加系統的準確性；當系統發現有移動物闖入，電腦開始儲存影像並紀錄時間，做為日後警方蒐證使用並且發出警報，達到抑制犯罪的目的，用以改善傳統視訊監控系統的缺點。
在程式的選擇上，本研究使用Borland C++ Builder 6.0來實現影像處理與使用者的介面，最後搭配ACDSee 5.0來檢視資料庫內監控系統所儲存的影像。

摘要(英)

Abstract
This paper is mainly to design a Video Surveillance and Monitoring (VSAM) system whose feature is Real-Time, Accurate, Automated, and Digitized. The structure of this study consists of Charge Coupled Device (CCD), Image Capture Board (ICB), and Personal Computer (PC).
When system is initiated, it provide users with the recording mode and the motion detection mode for which users can decide what mode will be used. The idea of the motion detection mode is to capture the front image from the CCD and ICB, then it employs three different grayed equation to gray image. After graying image, we take this gray image to subtract the background and binary method. Finally, we can monitor the image to check whether someone breaks into. If nothing found on image, we combine the front image and the background image to a new background one which can increase the stability of the system; if something breaks into, the computer starts to store the image and recodes the time, which can help police survey. And the system will alarm if someone breaks into. It can achieve the goal to suppress the guilt and to improve the drawback of the traditional monitor system.
On choosing the program language to design our system, Borland C++ Builder 6.0 is adopted to execute the image processing and the user interface, and we combine the ACDSee5.0 to view the stored image in the database.

關鍵字(中)

★ 電荷耦合元件
★ 視訊監控系統

關鍵字(英)

★ Video Surveillance and Monitoring
★ Charge Coupled Device

論文目次

目錄
頁次
目錄 Ⅰ
圖形目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅵ
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 相關研究 5
1.3 系統目標 6
1.4 論文架構 7
第二章影像處理 8
2.1 簡介 8
2.2 色彩空間 8
2.3 偵測移動物與二值化 12
2.4 濾波處理 15
第三章監控系統 19
3.1 簡介 19
3.2 硬體架構 20
3.2.1 個人電腦(PC) 20
3.2.2 Sony EVI-D70 Camera 20
3.2.3 Matrox Meteor-II Frame Grabber 21
3.3 系統說明 22
3.3.1 動態偵測模式 22
3.3.2 錄影模式 23
3.4 影像判別與分析 24
3.4.1 萃取影像 24
3.4.2 影像還原 27
3.4.3 影像分析 31
3.4.4 閥值的設定 35
3.4.5 亮度的補償 37
第四章實驗結果與討論 41
4.1 簡介 41
4.2 實驗一 : 錄影模式取樣實驗 41
4.3 實驗二 : 亮度補償實驗 43
4.4 實驗三 : 單移動目標物偵測實驗 45
4.5 實驗四 : 多移動目標物偵測實驗 51
4.6 實驗五 : 貴重物品監視實驗 54
第五章結論與未來展望 55
5.1 結論 55
5.2 未來展望 57
參考文獻 58
List of Publications 60
其他 62
圖形目錄
頁次
圖1.1 偵測器防盜系統流程圖 2
圖1.2 傳統CCTVS架構圖(Closed circuit television system,閉路
電視系統) 3
圖1.3 DVRS架構圖(Digital video recorder system,數位錄影系統)
4
圖1.4 系統模式 6
圖2.1 YCbCr顏色空間: (a)RGB色彩空間的影像；(b)Y亮度的影
像；(c)Cb彩度的影像；(d)Cr彩度的影像 11
圖2.2 平均後的背景影像 13
圖2.3 前景影像 14
圖2.4 Y亮度背景相減的差異影像 14
圖2.5 將圖2.4二值化的影像(閥值T=7) 15
圖2.6 6×6原始影像之像素值 16
圖2.7 中通濾波後之新影像 17
圖2.8 中通濾波處理前的二值影像 17
圖2.9 中通濾波處理後的二值影像 18
圖3.1 系統架構圖 19
圖3.2 Sony EVI-D70 Camera 20
圖3.3 Matrox Meteor- II/Standard 21
圖3.4 動態偵測模式流程圖 23
圖3.5 錄影模式流程圖 24
圖3.6 背景相減的前景與背景影像: (a)前景圖；(b)背景圖 25
圖3.7 背景相減後的二值化影像: (a)Y亮度相減二值化的結果；(
b)Cb彩度相減二值化的結果；(c)Cr彩度相減二值化的結
果；(d) Y+Cb+Cr 26
圖3.8 將圖3.7(d)中通處理後的二值影像 26
圖3.9 膨脹處理(架構元件3×3): (a)原始的二值影像；(b)膨脹處理
示意圖；(c)膨脹處理後的二值影像 28
圖3.10 消蝕處理(架構元件3×3): (a)原始的二值影像；(b)消蝕處理
示意圖；(c)消蝕處理後的二值影像 29
圖3.11 開擴處理: (a)開擴前的影像；(b)開擴後的影像 30
圖3.12 閉合處理: (a)閉合前的影像；(b)閉合後的影像 31
圖3.13 影像還原: (a)開擴處理；(b)閉合處理 31
圖3.14 八連通示意圖 32
圖3.15 八方向連通元件(情況一) 32
圖3.16 八方向連通元件(情況二) 33
圖3.17 八方向連通元件(情況三) 33
圖3.18 八方向連通元件(情況四) 34
圖3.19 八方向連通元件(合併) 34
圖3.20 蒐證的影像 35
圖3.21 二值化誤判: (a)監視畫面；(b)前後影像相減的二值化影像
T=5 36
圖3.22 光源造成的誤判: (a)背景影像；(b)受光源影響的前景影像
；(c)相減二值化影像T=5 38
圖3.23 亮度補償: (a)原始背景影像；(b)前景影像；(c)補償後的
新背景影像 39
圖3.24 影像處理流程圖 40
圖4.1 錄影模式的使用者介面 41
圖4.2 t=100mS取樣十張連續影像 42
圖4.3 亮度補償實驗 44
圖4.4 移動物與背景相異實驗S=3(一) 46
圖4.5 移動物與背景相異實驗S=3(二) 47
圖4.6 移動物與背景相異的連續影像S=3 48
圖4.7 移動物與背景相似實驗S=3 49
圖4.8 移動物與背景相似時的連續影像S=3 50
圖4.9 動態偵測模式的使用者介面 51
圖4.10 兩個移動目標物偵測影像 52
圖4.11 三個移動目標物偵測影像 53
圖4.12 貴重物監視實驗 54
圖5.1 系統誤差的影像 56
圖5.2 調閱影像 57
表目錄
頁次
表1.1 傳統與數位錄影之比較表 4
表3.1 Sony EVI-D70 Camera規格 21
表3.2 Matrox Meteor-II規格 22

參考文獻

參考文獻
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[15] 陳昭介，“門禁監控系統之影像追蹤”，碩士論文，國立中央大學電機工程學系，民國93年。
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[18] 王健權、毛齊武，“以數位影像處理搭配動態攝影機做即時人臉追蹤之研究”，碩士論文，國立成功大學電機工程研究所，民國91年。
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[20] 蘇達裕，“網路傳輸運用於家庭防盜保全之研究”，碩士論文，國立中央大學電機工程學系，民國94年。
[21] 劉大仁，“影像資料庫之建立與分類”，碩士論文，義守大學資訊工程系，民國93年。

指導教授

鍾鴻源(Hung-Yuan Chung)

審核日期

2005-7-1

推文