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报警系统广泛应用于银行、饭店、交通管理以及智能大厦等场所和领域。传统的自动报警装置，大多采用单点信号报警，即在某一特定位置安放传感器，当该采集点处的物理量达到报警门限时，就向中心控制计算机发出报警请求信号。这种报警装置的优点是安装便利，反应迅速，但其适用范围较小，对单点噪声过分敏感而导致误报，在防止误报和漏报两方面不可兼得等先天缺陷，限制了它不能被应用于情况复杂、并要求具备一定动态控制能力的场所。

基于图像的自动报警系统克服了上述缺陷。通过对所监视场景的全景拍摄，避免了对单一采集点进行测量的随机噪声敏感性；而数字图像处理技术的引入，使整个系统可以在一个较宽的范围内进行自适应调整。

１ 自动图像报警系统的组成

完整的自动图像报警系统主要由三部分组成：图像采集摄像机、图像信号处理与报警信号发生、中心控制计算机[１]。本文仅对上述第二部分进行讨论，前文中的自动图像报警系统实际上也特指该子系统。

为降低中心控制处理的复杂度和图像信号传输的额外开销，将图像信号处理及报警信号发生以硬件实现并随同摄像机安置于前端，从而构成分布式处理系统。图像报警系统的硬件结构如图１所示。
２ 设计实现中的关键技术

保证实时性和动态调整能力是系统实现中的首要目的。为便于硬件处理，算法上采用灰度阈值分割和差值图像面积累计。基于降低系统成本的考虑，不可能选用具有较强数字信号处理能力的ＤＳＰ芯片，而一般的工业控制单片机又很难达到实时运算的要求，这正是设计中的关键问题。

本系统中采用了查找表的思想，将图像差值运算转换为对ＦＬＡＳＨ／ＥＰＲＯＭ的读操作。其原理是预先将差值算法的处理结果存储于ＦＬＡＳＨ或ＥＰＲＯＭ的既定存储单元中，而进行差值运算的两帧图像的象素灰度数据（８ｂｉｔｓ）分别作为存储器的高８位地址和低８位地址。这样处理的结果是每进行一个象素的差值运算，所需要的时间是存储器的一个读周期，显然可以满足实时的要求。经过差值处理后的象素灰度值再经过阈值判别送计数器，当累计数量超过一定面积时，ＭＣＵ将发出报警信号。

存储器（ＦＬＡＳＨ／ＥＰＲＯＭ）的算法为：

(Ｇｖａｌｕｅ)＝｜Ｈｖａｌｕｅ－Ｌｖａｌｕｅ｜（１）

其中Ｈｖａｌｕｅ为Ａ／Ｄ直通图像抽样信号（８ｂｉｔｓ），同时也是存储器高８位地址；Ｌｖａｌｕｅ为ＤＲＡＭ中存储的数字图像参考帧抽样信号（８ｂｉｔｓ），即存储器低８位地址；Ｇｖａｌｕｅ为存储器１６位地址。

阈值判别采用全局阈值法[２]，这种方法适用于场景具有均匀光照条件的情况。对于场景整体灰度的变化，可以通过由ＭＣＵ控制定时刷新ＤＲＡＭ参考帧数据，并调整全局阈值Ｔ和临界面积Ｓ而获得自适应的效果。阈值判别和计数统计如式（２）（３）所描述：

ｉｆ(Ｇｖａｌｕｅ)＞Ｔ，ｃｏｕｎｔ＝ｃｏｕｎｔ＋１（２）

ｉｆ ｃｏｕｎｔ＞Ｓ，触发报警（３）

系统工作实例如图２所示。

３ 单片机实现中的器件选择和工作特性描述

硬件实现中器件的选择对整个系统的性能起着举足轻重的作用。ＡＴＭＥＬ公司是世界上著名的高性能、低功耗、非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司。经过认真调研，本系统选用了ＡＴＭＥＬ的几款芯片完成系统的关键部分功能。

关键词： 单片机 实现 研究 报警系统 图像 自动 图像报警 RISC FLASH CPLD 自适应 单片机