毕业设计（论文）LabVIEW网络摄像监控系统设计

摘 要随着科学技术的日新月异和人民生活水平的不断提高，安全问题成为全社会共同关注的一件大事，因此人们对安防的要求愈来愈高，完善的安防系统成为未来几年的新趋势。幸运的是，虚拟仪器技术也正在飞速发展，虚拟仪器（LabVIEW）的出现是测控技术界和测试仪器制造界的一次具有深远意义的“技术革命”。因此，我们就可以利用虚拟仪器的强大功能来实现智能报警的软件设计。现在，安防系统越来越来受到人们的重视。一个好的安防可以在意外情况的发生的时候，及时给工作人员提示，从而减小或防止人们的物质财产的损失。所以网络摄像监控系统数据库及智能报警的设计就很必要，它不仅可以实现基本的实时视频监控，还具有网络功能，能在不同的计算机上进行监控和操作，而且可以实现智能报警的功能，在检测到异常情况的时候就进行报警。用虚拟仪器进行研发，增加了软件的人性化和美观性。所以，网络摄像监控系统数据库及智能报警很有市场前景。关键字：LabVIEW 虚拟仪器 电子地图系统 ABSTRACTWith the development of technology and the continuous improvement of the level of peoples life, security issues become of a major event which people care terrifically, so people now pay more and more attention to security system, and a perfect security system will become the new current in the near future. Fortunately, the virtual instruments is developing sharply, the emergence of virtual instruments (LabVIEW) is a technology revolution which has far-reaching significance in the monitoring and control technologies and testing equipment manufacturing sector. So we can design intelligent alarm software using the strong power of the virtual instruments.Nowadays, people pay more and more attention to security system. A great security system can give signals to staffs, so that it can decrease or avoid loss of material property. Thus network camera monitor system database and intelligent alarm system is necessary, it can not only realize the intelligent alarm function but also has network function, it can monitor and operate at different computer, and alarm intelligently, if it tests abnormal circs, it alarms. Using virtual instruments increases the humanization and aesthetics. So network camera monitor system database and intelligent alarm system has a great market prospects.Keywords: LabVIEW virtual instrument intelligent alarm real-time monitoring目 录第一章绪论11.1 课题的提出11.2 课题的意义11.3 国内外发展状况1第二章虚拟仪器技术12.1虚拟仪器的概述12.2 LabVIEW特点32.3 软件与系统优势42.4虚拟仪器技术的常用工具包介绍52.4.1 IMAQ VISION介绍52.4.2 数据库介绍62.5 发展趋势7第三章 设计过程93.1 总体设计93.1.1 设计目标93.1.2 内容介绍93.1.3 应用平台配置93.2 详细设计过程103.2.1 实时监控103.2.2视频录像103.2.2视频读取123.2.3智能报警13第四章程序测试174.1 初始化设置174.2 实时监控界面184.3 读取录像界面19谢 辞21参考文献22大连交通大学2009届本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 课题的提出网络视频监控系统通过摄像机远程监控现场的动态场景，从而可以实现日常管理和在异常情况发生时做出快速反应，它在诸如电力、邮电、银行、交通、商场、小区等需要信息广泛交流的重要场所具有广阔的应用前景和社会价值。基于网络的视频监控系统主要包括计算机数字视频监控中的计算机数字视频处理技术、数字视频压缩编码技术、计算机数字视频网络传输技术等。虚拟仪器技术利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。所以通过LabVIEW进行此课题的研究，既方便又实用。1.2 课题的意义2006年中国网络视频监控业务市场规模达到18.24亿元人民币，预计2007年中国网络视频监控业务市场规模达到26.36亿元人民币，预计2011年达到86.61亿元人民币。未来5年之内，网络视频监控都将保持约38的年增长率，会有越来越多的视频监控系统采用完全数字化的技术，特别是在一些行业市场，如交通、城市监控、工业和零售等等。此外，以数字化视频监控为基础的智能视频监控技术也将获得长足的发展。所以我们想到了用Lab VIEW来编程一个能实现网络摄像监控系统数据库及智能报警功能的程序。1.3 国内外发展状况市场调查显示，中国视频监视器市场客户认知度为50%，而准备购买视频服务的客户数量也不过50%，一方面中国视频监视器市场正处于快速扩张期，另外一方面说明中国视频监视器市场宣传和推广的力度还不够。从细分行业来看，视频监控业务主要集中在金融、政府和电信行业，这三大行业占了市场的一半以上，大约58%的份额。网络视频监控工程主要用途已不单是保安监控，视频会议、远程教学的发展比较迅速。调查结果显示，用于视频会议的网络视频监控工程比例为70.6%，用于远程教学的比例达到了45.1%。网络视频监控在远程医疗、家庭看护上的应用比例均为33.3%。另外，还有一些为电子商务网上演示等用途，比例为11.8%。从2000 年起全球网络摄像终端的市场将从2000年的4200 万美元高速增长到2005 年的4.21 亿美元，年增长速度达到58.6%。我们相信，视频监控市场的发展将直接影响到全球网络摄像终端市场的规模和增长速度，从2006 年开始，全球网络摄像终端的市场年增长速度将达到70%。到2008 年，全球网络摄像终端市场规模将达到20.68 亿美元。所以，本课题研究的这个网络摄像监控系统数据库及智能报警功能的程序很有发展潜力，也有很大的市场前景。23第二章 虚拟仪器技术2.1虚拟仪器的概述虚拟仪器（virtual instruments）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。图2-1 虚拟仪器方案虚拟仪器的主要特点有：1. 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。2. 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。3. 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了70家厂商，联盟属下的产品数量也已超过一千种。PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ，您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助PXI高性能的硬件平台，您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准的图形化编程软件NI LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的数据处理能力，并将分析结果有效地显示给用户。此外，NI还提供了许多其它交互式的测量工具和系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、基于ANSI-C语言的LabWindows/CVI、支持微软Visual Studio的Measurement Studio等等，这些软件均可满足客户对高性能应用的需求。拥有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是IEEE 488或GPIB协议。未来的仪器也应当是网络化的。虚拟仪器技术的四大优势：1. 性能高虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，当前正蓬勃发展的一些新兴技术（如多核、PCI Express等）也成为推动虚拟仪器技术发展的新动力，使其展现出更强大的优势。2. 扩展性强NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于固有的、封闭的技术之中。得益于NI软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个现有系统。在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。3. 开发时间少在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户操作的同时，还提供了高灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。4. 出色的集成虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到一个系统之中，减少了任务的复杂性。2.2 LabVIEW特点1用于常用测量与自动化应用程序的交互式 Express VI；应用程序模板与设计模式以创建常用应用程序。2内置的编译器可加快执行速度，支持条件断点和自定义探针，自动错误处理。3内置的GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的库函数，利用NI DAQ 7.0 和DAQ Assistant完成数据采集任务与自动代码。4650多种SCPI仪器驱动程序，利用仪器I/O Assistant完成交互式仪器控制与代码生成。5内容丰富的高级分析库，可进行信号处理、统计、曲线拟合以及复杂的分析工作。6直观明了的前面板用户界面和流程图式的编程风格，GUI对象的属性设置页面。7利用ActiveX、DDE以及TCP/IP进行网络连接和进程通讯，缓冲Data Socket，用Email传送VI数。8适用于Windows NT/9x/3.1、Mac OS X、HP-UX、Sun以及Concurrent 实时计算机。93D图形控件，增加了模块化和可视化的灵活性。10可缩放的前面板，用户可以移植他们的程序而无需手动改变控件的大小。11增强了报告的生成，可以快速地建立和打印格式化报表。12增强图形，包括Smith和极坐标图，可以以定制图形和动画。13基于Web的应用程序开发，便捷连接 .NET Web服务，基于网络的帮助工具及更强的搜索工具。14与Math Works的MATLAB及NI的HiQ的无缝地集成。15带有声音与振动、信号处理、DSP等附加工具包。16LabVIEW运行于FPGA*上和LabVIEW 运行于Palm OS与Pocket PC PDA上。17对齐网格(Alignment Grid)，子面板(Sub panel)和树形控件，反馈节点和平序结构，自动走线，动态及用户自定义事件。2.3 软件与系统优势1. 直观的图形化环境实现了开发工作的高效率在LabVIEW图形化开发环境下，无需编写代码文本命令行即可获得强大的开发工具。在LabVIEW中，您只需要拖放已经开发好的图形控件，就可以轻松快捷地开发出应用程序的用户界面。然后，再通过组合科学家和工程师们都十分熟悉的框图模块来实现系统的各种函数功能。2. 缜密地集成了上千种仪器和测量设备驱动LabVIEW能与测量硬件无缝连接，因此您可以快速的使用和配置各种测量设备，从任何的独立测量设备、到插入式数据采集设备、运动控制器、图像采集系统、实时系统、分布式控制和可编程逻辑控制器（PLC）等。此外，LabVIEW还支持来自几百家仪器供应商的2000多种仪器驱动库。没有一家厂商能提供如此大范围的、支持硬件和软件集成的测量系统。3. 通过编译使系统性能最优化在许多应用中，执行速度是关键。利用一个内置编译器使之生成优化的代码，您的LabVIEW应用程序可将程序速度提高到与编译C语言程序相当的程度。运用LabVIEW，您能在多种平台上开发出满足最高性能要求的系统，包括： Windows ， Linux ，Macintosh, UNIX, 或实时操作系统。4. 适用于流程图设计的开发环境与其他通用的编程语言不同，LabVIEW针对一些应用提供了专门功能，如仿真、测量、控制和自动化应用等，这将加速您系统的开发进程。无论是内置的分析功能还是与各种I/O设备接口，LabVIEW为工程师和科学家提供快速建立测试和测量，数据采集，嵌入式应用，科学研究和过程监控系统所需要的各种功能。5. 与其它应用程序的开放式连接利用LabVIEW，您可以通过因特网，ActiveX, DLL，共享库，SQL, TCP/IP, XML, OPC,无线通讯或其它方式和不同的应用程序建立连接。LabVIEW的开放式连接特性使您能够建立灵活的开放式应用，并与公司内其它应用程序进行通讯。同时LabVIEW还支持Mat lab M脚本及与一些常用程序的直接连接，如Mathematical, Electronics Workbench 公司的Multiuse, MathCAD, 和TI公司的 Code Composer Studio。2.4虚拟仪器技术的常用工具包介绍2.4.1 IMAQ VISION介绍IMAQ Vision是LabVIEW内置的视觉开发工具包，其中包括IMAQ Vision和Vision Builder两个组件。IMAQ Vision是一个功能强大的函数库，提供了在LabVIEW平台上开发机器视觉系统所需要的各种子程序，例如图像采集、系统校准、图像处理、几何量测量等。Vision Builder是一个交互式的机器视觉系统开发环境，可以在系统软件设计的每一步看到输出的中间结果，并可以随时进行修改。设计完成后能够自动生成LabVIEW程序代码。NI 的 IMAQ Vision 软件包为图像处理提供了完整的功能。它将400多种功能集成到 LabVIEW 和 Measurement Studio(LabWindows/CVI,Visual C+及Visual Basic)开发环境中。此外，IMAQ Vision Builder 可用于快速浏览、建立模型及测试应用，且无需编程。NI的OCR软件为 LabVIEW 与 BridgeVIEW 开发者提供了字符识别功能，可用于工业检验中读取字母。通过交互式、可配置的软件或强大的程序库创建应用。与数据采集和运动控制设备集成。NI-IMAQ 驱动软件使配置和维护更简单。可从LabVIEW、LabWindows/CVI、C、C+和Visual Basic中调用超过200个函数。具有可配置、可编程、实时和嵌入式机器视觉的功能。这个最新版本的图像软件扩充了NI的简单易用的机器视觉和图像处理工具的功能,使得流行的编程语言也能用来作图像处理。通过IMAQ Vision 6.0,工程师们可以用Measurement Studio非常容易的创建完整的视觉检测应用程序来迅速并可靠的完成有关测量任务. Measurement Studio是一个提供各种测量工具的软件包。所提供的工具包括数据采集,数据分析,数据图形化等. Measurement Studio支持Microsoft Visual Basic, Visual C+和ANSI标准C语言。National Instruments视觉软件产品具有机器视觉应用的众多优势。 若想无须编程即可创建、校准并部署一个视觉应用程序，请选择用于自动检测的视觉生成器(Vision Builder for Automated Inspection)。 若您的机器视觉应用需要强大的程序库，视觉开发模块可为您缩短的开发周期，节省您的时间和金钱。 IEEE 1394接口的NI-IMAQ是一个驱动软件，可用于从火线(Firewire)接口相机采集图像并将其应用到LabVIEW、LabWindows/CVI或Measurement Studio程序中。2.4.2 数据库介绍一、 LabVIEW SQLToolkit(其又被称作为LabVIEW Database Connectivity Toolset)是用于数据 库访问的附加工具包，工具包集成了一系列的高级功能模块，这些模块封装了大多数的数据 库操作和一些高级的数据库访问功能。其主要的功能如下：1. 支持Microsoft ActiveX Data Object(ADO)所支持的所有的数据库引擎； 2.支持所有与ODBC或OLE DB兼容的数据库驱动程序； 3.具有高度的可移植性，在任何情况下，用户通过改变DB Tools Open Connection VI的输 入参数Connection String就可以更换数据库；4.可以将数据库中Column Values的数据类型转换为标准LabVIEW Database Connectivity Toolset的数据类型，这进一步增强了它的可移植性；5.与SQL兼容； 6.不使用SQL语句就可以实现数据库记录的查询、添加、修改以及删除等操作；7.用户可以完全不需要学习SQL语法用户可以使用LabVIEW SQLToolkit在LabVIEW中支持ODBC的本地或远程数据库，例如Microsoft Access，Microsoft SQL Sever，Sybase SQL Server以及Oracle等。二、 ODBC简介ODBC是微软公司开放服务体系结构(WOSA,Windows Open Services Architecture)中有关数 据库的一个组成部分，它建立一组规范，并提供一组对数据库 访问的API(应用程序编程 接口)。这些API利用SQL来完成其大部分任务。ODBC本身也提供了对SQL语言的支持，用户可 以直接将SQL语句送给ODBC。三、 LabVIEW SQLToolkit的配置在使用LabVIEW SQLToolkit工具包之前，首先需要在Windows操作系统中的ODBC数据源中创 建一个DSN(data source name，数据名)。LabVIEW SQLToolkit与数据库之间的连接就是建 立在DSN基础上的。DSN的创建步骤如下：第一步：在Windows操作系统的控制面板中选择“数据源(ODBC)”，弹出ODBC数据源管理器 。第二步：单击“系统DSN”选项卡中的“添加”。第三步：在随后出现的“创建新数据源”对话框驱动程序列表中选“Microsoft Access Dri ver(*.mdb)”，并单击“完成”按钮。第四步：在随后出现的对话框中的“数据源名”一栏中创建DSN的名称，例如本系统使用的n iDB；并利用“选择”按钮选择需要利用LabVIEW SQLToolkit访问的数据库，如niDB.mdb， 然后单击“确定”按钮。这样就完成了DSN的创建。从此以后，LabVIEW SQLToolkit就可以利用这个DSN访问与之相关 联的数据库了。 四、 创建数据库表和添加数据建表和添加数据操作是数据库最基本的功能之一。本例首先使用DB Tools Open Connection 打开数据库连接，使用DB Tools List Tables和DB Tools Create TableTools判断指定的数 据库表是否存在，并据此建立数据库表；然后通过带参数技术的DB Tools Create Paramete rized Quely向数据库添加数据，在其中还利用DB Tools Set Parameter Value对其进行参 数的设定，使用这种技术的插入操作其效率高于使用DB Tools Insert Data；最后使用DB T ools Execute Query执行指定查询，并使用DB Tools Free Object和DB Tools Close Conne ction释放资源及断开连接。LabVIEW是开发虚拟仪器应用软件的高效率工具，利用专门的数据库接口工具包LabVIEW SQL Toolkit可以方便的实现LabVIEW应用程序对数据库的存取。开发人员可以根据具体应用的不 同要求实现存储和调用要测试的对象的历史数据和初始状态，建立被测试对象的数据查询系 统，动态的修改数据等功能。本系统的设计和实现表明，通过LabVIEW与数据库Microsoft A ccess 2000之间进行动态数据交换，使得由LabVIEW组成的新一代软件测试系统具有了许多 强大的功能，在组建简单的或是复杂的测试系统中有广泛的应用价值。2.5 发展趋势当然，为了实现满足特定应用的自动化测试系统的搭建，工程师们还需要具有更高采样率和分辨率的仪器硬件，以及用于系统集成的统一平台。随着商业可用技术的迅猛发展，虚拟仪器技术解决了上述两大挑战。 半导体技术的发展促使AD和DA转换器的性能不断提升，从而使虚拟仪器硬件能够采用广泛可得的半导体来提供更高的采样率和分辨率，实现高速示波器或数字万用表等功能，这也就是“模块化仪器”的概念。 NI 在1997 年首先提出的专为测试任务设计的PXI 硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开发式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。 发展依然在继续，新一代的PCI Express总线所具有的3.2GBytes/s 高带宽能够帮助工程师实现更高要求的新兴测试应用；而模块化仪器品种的不断丰富（高速数字分析仪、可编程电源、高速流盘设备等）使得工程师能够在实现更多自动化测试的同时，保持原有的灵活性和可自定义性。可以预见的是，借助商业可用技术的快速发展，虚拟仪器技术将通过自身不断的革新，来满足测量测试与自动化不断涌现的新的需求！随着计算机技术、仪器技术和网络通信技术的不断完善，虚拟仪器将向以下三个方向发展：1) 外挂式虚拟仪器PC-DAQ式虚拟仪器是现在比较流行的虚拟仪器系统，但是，由于基于PCI总线的虚拟仪器在插入DAQ时都需要打开机箱等，比较麻烦，而且，主机上的PCI插槽有限，再加上测试信号直接进入计算机，各种现场的被测信号对计算机的安全造成很大的威胁，同时，计算机内部的强电磁干扰对被测信号也会造成很大的影响，故以USB接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后廉价型虚拟仪器测试系统的主流。2) PXI型高精度集成虚拟仪器测试系统PXI系统高度的可扩展性和良好的兼容性，以及比VXI系统更高的性价比，将使它成为未来大型高精度集成测试系统的主流虚拟仪器平台。3) 网络网络化虚拟仪器尽管Internet技术最初并没有考虑如何将嵌入式智能仪器设备连接在一起，不过NI等公司已开发了通过Web浏览器观测这些嵌入式仪器设备的产品，使人们可以通过Internet操作仪器设备。根据虚拟仪器的特性，我们能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。现在，有关MCN(Measurement and Control Networks)方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。由此可见，网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景。第三章 设计过程3.1 总体设计3.1.1 设计目标本课题的研究内容是网络摄像监控系统数据库及智能报警设计。目的是设计出基于LabVIEW开发，可实现网络摄像监控及报警的功能。3.1.2 内容介绍本课题内容主要分为三部分：1. 实时监控：前端摄像机通过视频电缆将位现场图像实时传回监控中心，监控中心可在操作台显示器上临控各部位现场情况。2. 存储及读取视频录像： 控制面板可完成对监控画面实现录像功能，按时间文件方式保存在硬盘内，可快速回放现场录像（以备事后调用）。3. 智能报警：通过在监控画面设定布防区域，当有人非法进行设防止区域后监控中心可实现声、光报警提示并录制现场画面。3.1.3 应用平台配置1. 硬件配置1) 计算机配置：CPU：Intel（R） Pentium Dual-core CPU内存：1GB；硬盘：160G其他硬件：清华同方红外摄像头；E-cap数据采集卡；2. 软件配置操作系统：Windows XP SP3；开发工具：National Instruments LabVIEW 8.6；辅助工具：Microsoft Office Excel 2003；3.2 详细设计过程3.2.1 实时监控实时监控这部分主要用到了NI提供的imaq vision。IMAQ Vision是LabVIEW内置的视觉开发工具包。IMAQ Vision是一个功能强大的函数库，提供了在LabVIEW平台上开发机器视觉系统所需要的各种子程序，例如图像采集、系统校准、图像处理、几何量测量等。所以本程序利用它的数据采集功能来实现实时监控。图3-1 实时监控框图首先通过case结构从罗列的设备中选择某个设备，然后进行设备的初始化，从而开始采集图片数据。因为采集到的是图片格式的数据，为了达到实时监控的目的，本程序添加了while结构这样就可以将采集到的图片数据连帧播放，从而就达到了实时监控的目的。3.2.2视频录像在实时监控的同时，还必须用到视频的录像功能，如对某个特定的时间段或是特定的情况需要录像，以便日后的查看和管理等。所以有了视频录像这个功能就非常的方便了。图3-2 视频录像框图Ni提供的视频保存文件的格式支持avi的视频格式，所以本程序将视频文件保存为avi格式的视频。具体过程是先判断是否要录像，这个是通过“录像”和“自动录像”两个布尔控件来判断的。当满足录像条件时，就把文件名、文件保存路径等信息输入到写数据库VI中，这样再用avi相关函数就能把此时的图像信息保存成avi格式的视频了。为了视频数据的方便管理，我们使用了数据库技术。将视频文件的文件名，文件保存路径等数据保存到数据库中，以便以后的调用管理。为了程序的简洁和编程方便，本程序用到了子vi的功能，此功能可以将一个复杂的vi做成一个简单的子vi，只要拉出所需的输入和输出就可以在其他vi中方便的调用和使用。下图就是个写数据库的子vi。图3-3 写数据库框图此子vi主要是把视频文件的文件名，文件保存路径及录像时间等信息写入数据库中。3.2.2视频读取图3-4 从数据库读出时间区间内的文件信息图3-5 读数据库框图此子vi是按日期将开始时间和结束时间之间的数据（文件名和文件所在的路径）从数据库中读出来。图3-6 视频文件信息的删除框图图3-7 删除数据库中的文件文件信息的删除过程是，确定要删除的文件名以后，点击前面板上的删除按钮就可以删除数据库中相应的文件信息了。同时，程序会将开始时间和结束时间时间段内的文件重新查询，并显示到文件列表中。图3-8播放视频文件当双击或是点播放布尔控件时，就会执行视频的播放的case结构。在这部分中，有关视频的播放、停止、删除等功能，都能在这控制。同时，为了观看方便，本程序加入了视频播放进度条，可以很明了的看出视频的播放进度。图3-9 事件结构本环节用到了事件结构，包括一个或多个子程序框图，或事件分支，结构执行时，仅有一个子程序框图或分支在执行。事件结构将等待直至某一事件发生，并执行相应条件分支从而处理该事件。右键单击结构边框，可添加新的分支并配置需处理哪些事件。为事件结构边框左上角的“超时”接线端连接值，指定事件结构等待某个事件发生的时间，以毫秒为单位。默认为1，即永不超时。3.2.3智能报警这个环节是次程序中的最重要的部分。要实现报警，就要对所采集到的图像进行处理。在这里本程序选择灰度图处理的方法，即先将图像进行灰度图变换，然后再分析图像的灰度图特征，从而比较不同时刻图像，发现异常超出设定值时，就进行报警。具体实现过程，通过程序图说明。1. 彩色图转灰度图YUV的颜色表示方法，在这种表示方法中，Y分量的物理含义就是亮度，它含了灰度图(grayscale)的所有信息，只用Y分量就完全能够表示出一幅灰度图来。YUV和RGB之间有着如下的对应关系：利用上式，根据R、G、B的值求出Y值后，将R、G、B值都赋值成Y，就能表示出灰度图来，这就是彩色图转灰度图的原理。先看看真彩图。我们知道真彩图不带调色板，每个象素用3个字节，表示R、G、B三个分量。所以处理很简单，根据R、G、B的值求出Y值后，将R、G、B值都赋值成Y，写入新图即可。再来看看带调色板的彩色图，我们知道位图中的数据只是对应调色板中的一个索引值，我们只需要将调色板中的彩色变成灰度，形成新调色板，而位图数据不用动，就可以了。3. 灰度图的进一步分析因为灰度图中的每一个像素点都有一个数字代表，如8bit的灰度图，就有0-255共256数字代表它的像素值。它的值越大就越亮，也就是越白。所以我们可设定一个阀值，当像素值大于阀值或小于阀值时，就认为这个像素是个敏感点。在labview中，提供了手动设定敏感区的函数，我们知道设定好敏感区，然后统计区域里的敏感点数，利用图像发生变化时，区域里的敏感点数相应会发生变化的情况，来实现报警功能。图3-10 灰度图分析图中的灰色部分代表大于阀值的像素，其他的部分就是小于阀值的像素。绿线代表设定的敏感区域，所以当像素值大于或小于阀值时，就会认为是个敏感点，如图中的绿色圆圈所示。3. 程序分析了解了报警的设计原理后，下来就来进行程序的设计。首先设定初始化报警条件，即设定报警界限。图3-11 报警边界设置在设定敏感区域时，可以设置多条敏感线条，来提高报警的灵敏度，也可以设定报警的图像区域，如监控图像中的某些区域我们可以不监控，则可以不对它进行报警设置，有些区域需要特别敏感，则可以多设置几个线条，这样就高效的进行安防了。图3-12 采集敏感点数判断是否报警图中通过对每条设定的敏感线条进行点数分析，看是否达到了报警的条件。然后统计总的点数和发生异常的敏感线条的条数，综合两个条件，如果两个都超过了设定值，那么就认为发生的异常，也就发生报警信号。这样既可以完成报警的功能，又能保证监控报警的稳定性。如果报警了，就给“录像2”的布尔控件赋以真值，就可以自动录像了。图3-13 报警信息的标注及发出报警声为了能看到到底是哪个线条发生了报警，本程序进行了敏感点的标明，这样可以很明了的看到异常信息，同时易于程序的调试。当达到报警条件时，会发出报警的声音，同时报警的声音可以在前面板选择，有多种报警声音可供选择。除了有声音报警外，还有个指示灯，正常时是绿色的，当报警时，它就会变成红色，同时会黄色与红色闪烁提示。这样就完成了程序的设计，既实现了实时监控，又有报警的功能，因为报警后还会进行自动录像，可以脱离人员的守护，同样达到安防的效果。更加科学，合理和人性化。第四章 程序测试虽然主程序已经完成了，下来要做的就是对软件的测试。为了保证程序运行的稳定性和正确性，做程序的测试是必不可少的。下面对程序的几个主要功能进行一一测试。首先连接好摄像头、数据采集卡等硬件部分，然后打开主程序， 如图：图4-1 前面板监控总图第一次监控时，得先对程序进行初始化，如：敏感区域的布置，报警条件的设置等。首先，要存储一张标准的图片作为参照，才能设置敏感区，标准图片的存储路径为C:pic。并且把标准图片命名为standard.jpg。4.1 初始化设置初始化的设置界面如下图所示：图4-2 初始化界面图在初始化界面中，首先要布置敏感区的线条，如图中的三条绿线。布置好敏感区后，点击右面的“添加区域”“报警检测”就可以完成设置了。其实，初始化的设置非常简单，同时，右面会显示出敏感区的边界特征出来，包括每条线的状态，以红绿灯显示，直观明了。4.2 实时监控界面完成了初始化设置后，点击选项卡上的“实时监控”，就可以进行实时监控了。如图4-1所示。在图中可以看到，有报警声音选择和图像、图片的路径设置。“声音报警”开关可以设置报警声音的开启和关闭，当开启时，报警时会有相应的报警声发出，如关闭的话就不会有声音发出，只有上面的指示灯发出信息。图4-3 报警时的指示灯显示图4-1是没有报警时的指示灯显示，图4-3是有报警时的指示灯显示。同时，本程序加入了自动录像的功能，如果发生异常的话，就会进行自动录像，把异常的过程录下来，并保存到指定的路径下。4.3 读取录像界面 图4-4 读取录像主界面进入这个界面以后，选择好开始时间和结束时间，点击“确定”，就会出现图中所示的文件列表。在文件列表中选择好要播放的文件后，只要双击文件名或是点击“播放”就可以播放此文件了。如果在播放的过程中，需要停止，只需点击“停止”就可以停止播放了。如果要删除某个文件，同样只要选中某个文件的文件名，点击“删除”就可将其从列表中删除。谢 辞时光飞逝，岁月如梭，转眼间我的大学生活已走到了尽头。短短的4年中留给了我太多的难忘，我的大学生活既离不开父母的关爱，也离不开老师和同学的帮助和支持。通过几个月的努力，我的毕业设计也告以段落了。不论成绩如何，但我觉得至少我收获不少，觉得非常的充实，或许因为只要自己努力了吧。在毕业设计的过程中，也有很多曲折和困难。在自己努力无果的时候，是苑老师给予了我很大的帮助和鼓励。苑老师知识渊博，从labview软件上对我的帮助就能看到老师的扎实的专业功底，及严谨的教学态度。在生活中苑老师又是个非常随和，平易近人的好朋友。苑老师无论是在学习上的严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，还是生活中的宽人待己，无私奉献，平易近人都给我留下了很大的影响。从毕业设计的选题到论文的完成，苑老师都一直在默默的关注和帮助着我，同时还有我的同学们，他们在我遇到困难时，陪我一起查阅资料，共同研究，攻克了一个一个的难题。我真的非常感谢我的老师和同学们。我的毕业设计处处透露了他们的关心和帮助。通过做毕业设计，加强了我的动手能力和独立思考的能力。毕业设计给了我很大的发展空间，所有程序没有限制，只要自己设计合理达到要求就行，让我充分展示了自己。在这过程中，我通过设计思路，查询资料，编程实现功能，到后期的程序调试都可以学到很多很实用的东西，更是锻炼我学习知识的一个思路和方法。我想这对我以后的学习和工作也会起到关键性的作用的。在写论文的过程，我也很多收益的地方。比如好多地方写的跟课题都不是很合适，或是论文格式等，经过苑老师的细心的批阅，并提出了很多建议，给我指出了写作的要求和框架。并及时的给我检查不妥的地方，让我及时的发现，然后改正。这些都让我明白了做学问的严谨性和在此，谨向苑老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢苑老师在我撰写论文的过程中给与我的极大地帮助。从毕业设计我明白了，无论是做什么，心态和态度非常的重要。有了良好的心态和态度，是做出好成绩的基础。只有一丝不苟，在研究中认真分析找出方法，对出现的任何问题都要重视，不要轻视，要有耐心和毅力，通过正确的途径去解决，不抛弃不放弃，就能克服一切困难，做出成绩来。总之，毕业设计让我的大学生更加充实了不少，也给我的大学画上了一个美丽的句号。最后，我还是再次感谢在大学中帮助和鼓励过我的老师和同学们，谢谢你们！参考文献1 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