CN206650789U - 一种基于视频监视的自动节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种基于视频监视的自动节能系统，包括：摄像头、处理器、视频采集模块、运动物体检测模块、开关控制模块、继电器和电器，本实用新型提供了一种基于视频监视的自动节能系统，采用高性价比的嵌入式处理器作为硬件平台，实现了当有运动目标出现时自动节能，同时实现视频监视和自动节能，成本低，满足了不同人群的需求。

Description

一种基于视频监视的自动节能系统

技术领域

本实用新型属于自动节能领域，具体涉及一种监控节能系统，特别涉及一种基于视频监视的自动节能系统。

背景技术

在高速发展的科技与网络下自动节能系统自然开始浮现于市场之中，自动节能系统已经在我们的生活中起了很大作用，这些产品的出现开始不断的提高我们的生活质量，自动节能系统带来的便利远远超出我们的想象。基于红外线探测或利用温度传感器来实现的自动节能是比较常见的，现如今视频监控系统的功能越加完善，在不断发展的嵌入式技术以及多媒体图像处理技术下视频监控技术开始迈向崭新的时期，这为我们基于视频监视实现自动节能提供了可能性，应用基于视频监视的自动节能系统我们不仅能实时的查看该地的状况并且还能有效的节能。

目前，现有技术中虽然存在一些自动节能系统，但主要是基于红外线探测或利用温度传感器来实现的自动节能，并不能做到监控的同时做到自动节能。因此，如何设计一种能够在监控的同时实现自动节能的系统成为本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于视频监视的自动节能系统，采用高性价比的嵌入式处理器作为硬件平台，实现了当有运动目标出现时自动节能，同时实现视频监视和自动节能，成本低，满足了不同人群的需求。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于，包括：摄像头、处理器、视频采集模块、运动物体检测模块、开关控制模块、继电器和电器，所述处理器、视频采集模块、运动物体检测模块和开关控制模块集成设置在嵌入式开发板上，所述摄像头与所述开发板上的视频采集模块连接，所述处理器分别与视频采集模块、运动物体检测模块和开关控制模块连接；

所述视频采集模块与运动物体检测模块连接，所述运动物体检测模块将所述视频采集模块采集到的图像格式进行转化，并通过算法对图像分析，来判断是否存在持续运动物体；

所述开关控制模块包括GPIO端口；且所述开关控制模块与继电器和电器连接，当所述运动物体检测模块检测到运动物体持续运动时，所述处理器控制所述GPIO端口向所述继电器输出高电平信号，反之输出低电平信号；

所述继电器与电器连接，，所述继电器根据所述GPIO端口输出的电平结果打开或关闭相应电器实现自动节能。

进一步的，所述开发板为ITOP4412开发板，所述开发板的操作系统为U-Boot、Linux操作系统，所述ITOP4412开发板上的文件系统为ext4文件系统。

进一步的，所述摄像头与所述开发板上的视频采集模块通过USB接口连接。

进一步的，所述视频采集的方式为内存映射方式。

进一步的，所述运动物体检测模块将视频采集模块获取的yuv422格式图片转换为yuv420格式。

进一步的，所述运动物体检测模块的算法采用帧间差分法。

进一步的，所述运动物体检测模块包括：图片比对部和光度改变判断部，其中，所述比对部用于对相邻的所述转化的图片进行对比，所述光度改变判断部用于判断图像变化是否由环境光导致的。

本实用新型的有益效果在于，提供了一种基于视频监视的自动节能系统，采用高性价比的嵌入式处理器作为硬件平台，实现了当有运动目标出现时自动节能，同时实现视频监视和自动节能，成本低，满足了不同人群的需求

附图说明

图1为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统总体框架图。

图2为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统视频采集过程图。

图3为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统动态物体检测流程图。

图4为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统GPIO信号输出图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种基于视频监视的自动节能系统，图1为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统总体框架图，如图1所示,摄像头、处理器、视频采集模块、运动物体检测模块、开关控制模块、继电器和电器，所述处理器、视频采集模块、运动物体检测模块和开关控制模块集成设置在嵌入式开发板上，所述摄像头与所述开发板上的视频采集模块连接，所述处理器分别与视频采集模块、运动物体检测模块和开关控制模块连接；

所述视频采集模块与运动物体检测模块连接，所述运动物体检测模块将所述视频采集模块采集到的图像格式进行转化，并通过算法对图像分析，来判断是否存在持续运动物体；

所述开关控制模块包括GPIO端口；且所述开关控制模块与继电器和电器连接，当所述运动物体检测模块检测到运动物体持续运动时，所述处理器控制所述GPIO端口向所述继电器输出高电平信号，反之输出低电平信号；

所述继电器与电器连接，所述继电器根据所述GPIO端口输出的电平结果打开或关闭相应电器实现自动节能。

图4为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统GPIO信号输出图，如图4所示，所述运动物体检测模块检测到运动物体持续运动时，通过GPIO输出低电平信号，反之输出高电平信号，由于开发板的输出电流很小，通过GPIO输出信号传输给继电器的方式，完成以小电流去控制大电流的工作，所述开关控制模块根据电平结果打开或关闭相应电器实现自动节能。具体的检测和控制步骤为：

(1)利用时间函数获取当前检测到运动物体的时间。

(2)继续使用帧间差分法判定物体有无运动。

(3)判定时间是否大于设定的初始值。

(4)如果在计时期间利用帧间差分法检测到运动物体的次数大于我们设定的阈值则判定在这段时间内物体有持续运动，GPIO输出低电平信号，反之输出高电平信号。

由此，本实用新型的一种基于视频监视的自动节能系统，采用高性价比的嵌入式处理器作为硬件平台，实现了当有运动目标出现时自动节能，同时实现视频监视和自动节能，成本低，满足了不同人群的需求。

根据本实用新型的具体实施方式，开发板的选择则不受特别限制，若是商业用途，可选择廉价的开发板，Linux操作系统通过裁减，可以使其适合不同嵌入式系统的需要，根据不同项目的需求，裁减后的体积只有几MB甚至几十KB，能固化在一些小型的嵌入式设备中，Linux操作系统支持的文件格式有很多，从成本、性能、可靠性来考虑，XFS和ext4非常适合系统，ext4文件系统更适合图像数据的处理，优选的，开发板为ITOP4412开发板，开发板的操作系统为U-Boot、Linux操作系统，开发板上的文件系统为ext4文件系统。

根据本实用新型的具体实施方式，摄像头与所述开发板的连接方式没有特别限制，只要完成二者正常的数据传输即可，在本实用新型的具体实施方式中，摄像头与所述开发板通过USB借口连接。

目前，视频的采集方式一共有三种，分别是read、write方式、内存映射方式还有用户指针模式，图2为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统视频采集过程图，如图2所示，本实用新型的具体实施方式中，采用内存映射方式，这种方式是将设备里的内存映射到应用程序中的内存控件，这样便可以直接去处理该段数据，是一种十分有效的采集方式。

根据本发明的具体实施方式，视频采集的具体过程如下：

(1)打开视频设备，这里有两种方式打开设备阻塞与非阻塞，两者的区别是当使用非阻塞模式调用设备时即使没有捕获到信息，驱动依旧会把缓存里的东西返回给应用程序。

(2)获取视频设备的功能，比如是否支持视频的采集、视频流采集。

(3)设置视频格式。

(4)向驱动申请缓存，一般申请的缓存个数不少于3个。

(5)应用程序通过内存映射，这里就是之前提到的使用内存映射方式进行视频的采集，要完成内存的映射则是通过mmap()函数来完成。

(6)将申请来的缓存放入视频采集输出队列，用来存放采集来的图片数据。

(7)开始视频采集。

(8)驱动采集到的一帧图片数据存入队列的第一个帧缓冲区，完成存放后移至输出队列。

(9)应用程序从输出队列取出已经存有图片数据的帧缓冲区，接下来应用程序会处理缓冲区里面存放的原始视频数据。

(10)处理完成后将帧缓冲区重新放入队列，这样就能够完成循环采集。

(11)当停止视频采集时通过函数停止。

(12)释放申请来的缓存，关闭视频设备。

图3为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统动态物体检测流程图，如图3所示，由于使用的摄像头输出流为yuv422格式，我们需要采集来的图片原始格式需要先进行转换为yuv420才能配合后面的自己编写的代码进行灰度值比较，根据本实用新型的具体实施方式，运动物体检测模块在进行运动物体检测的时候，先将视频采集模块获取的yuv422格式图片转换为yuv420格式，以便于运动物体检测模块中算法的有效检测。

目前，运动目标的检测算法目前主要有帧间差分法、光流法和背景差分法，优选的，在本实用新型的具体实施方式中，采用帧间差分法，帧间差分法能提高运行效率，工作量也会比使用光流法以及背景差分法相对减少，而且帧间差分法的缺点几乎不会对系统在运用上产生影响，

根据本发明的具体实施方式，所述运动物体检测模块包括：图片比对部和光度改变判断部，其中，所述比对部用于对相邻的所述转化的图片进行对比，所述光度改变判断部用于判断图像变化是否由环境光导致的。在视频采集程序运行后将采集来的原始的yuv422格式图片转换为yuv420格式，之后利用帧间差分法实现检测运动目标，图3为本实用新型一种基于视频监视的自动节能系统动态物体检测流程图，如图3所示，由于使用的摄像头输出流为yuv422格式，我们需要采集来的图片原始格式需要先进行转换为yuv420才能配合后面的自己编写的代码进行灰度值比较，由于图片是由许多像素点构成，若像素点不同的数目小于设定的阈值则可以直接判断没有运动物体出现在视频设备的捕捉范围内，相反则要判断是否由瞬时光度改变引起的。

具体的检测和判断步骤为：

(1)保存图片，使用V4L2编程实现视频的采集之后使用memcpy()函数将采集的图片拷贝到内存空间；

(2)图片格式转化，由于使用的摄像头输出流为yvu422格式，将采集来的图片原始格式需要先进行转换为yuv420p配合后面编写的代码进行灰度值比较；

(3)相邻图片对比，图片是由许多像素点构成，每个像素点能够以二进制数表示，用char*指向图片的第一个地址，通过一个for循环来不断比较两张图片的相应像素点，若是像素点的灰度值差大于我们设定的偏差值则视为该像素点不同计数1，若像素点不同的数目小于设定的阈值则可以直接判断没有运动物体出现在视频设备的捕捉范围内，相反则要判断是否由瞬时光度改变引起的；

(4)判光度的改变，之所以要判断光度的改变是因为帧间差分法的光敏感度低，会因为光改变引起误差，所以需要一个措施来避免这种状况。具体的方法类似前面提到的像素点不同的数目，我们可以设定一个算法，根据系统应用环境来设定光度的瞬时改变大概会引起多少像素点的不同，然后我们可以根据像素点不同的个数是否大于这个光度改变会引起的阈值，如果是的话需要更新图像帧。

综上所述本实用新型的提供了一种基于视频监视的自动节能系统，采用高性价比的嵌入式处理器作为硬件平台，实现了当有运动目标出现时自动节能，同时实现视频监视和自动节能，成本低，满足了不同人群的需求。

以上对本实用新型所提供的一种基于视频监视的自动节能系统进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于，包括：摄像头、处理器、视频采集模块、运动物体检测模块、开关控制模块、继电器和电器，所述处理器、视频采集模块、运动物体检测模块和开关控制模块集成设置在嵌入式开发板上，所述摄像头与所述开发板上的视频采集模块连接，所述处理器分别与视频采集模块、运动物体检测模块和开关控制模块连接；

所述视频采集模块与运动物体检测模块连接，所述运动物体检测模块将所述视频采集模块采集到的图像格式进行转化，并通过算法对图像分析，来判断是否存在持续运动物体；

所述开关控制模块包括GPIO端口；且所述开关控制模块与继电器和电器连接，当所述运动物体检测模块检测到运动物体持续运动时，所述处理器控制所述GPIO端口向所述继电器输出高电平信号，反之输出低电平信号；

所述继电器与电器连接，所述继电器根据所述GPIO端口输出的电平结果打开或关闭相应电器实现自动节能。

2.根据权利要求1所述的一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于，所述开发板为ITOP4412开发板，所述开发板的操作系统为U-Boot、Linux操作系统，所述ITOP4412开发板上的文件系统为ext4文件系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于，所述摄像头与所述开发板上的视频采集模块通过USB接口连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于，所述视频采集的方式为内存映射方式。

5.根据权利要求1所述的一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于，所述运动物体检测模块将视频采集模块获取的yuv422格式图片转换为yuv420格式。

6.根据权利要求1所述的一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于， 所述运动物体检测模块的算法采用帧间差分法。

7.根据权利要求5所述的一种基于视频监视的自动节能系统，其特征在于， 所述运动物体检测模块包括：图片比对部和光度改变判断部，其中，所述比对部用于对相邻的所述转化的图片进行对比，所述光度改变判断部用于判断图像变化是否由环境光导致的。