報警系統廣泛應用于銀行、飯店、交通管理以及智能大廈等場所和領域。傳統的自動報警裝置，大多采用單點信號報警，即在某一特定位置安放傳感器，當該采集點處的物理量達到報警門限時，就向中心控制計算機發出報警請求信號。這種報警裝置的優點是安裝便利，反應迅速，但其適用范圍較小，對單點噪聲過分敏感而導致誤報，在防止誤報和漏報兩方面不可兼得等先天缺陷，限制了它不能被應用于情況復雜、并要求具備一定動態控制能力的場所。

基于圖像的自動報警系統克服了上述缺陷。通過對所監視場景的全景拍攝，避免了對單一采集點進行測量的隨機噪聲敏感性；而數字圖像處理技術的引入，使整個系統可以在一個較寬的范圍內進行自適應調整。

１ 自動圖像報警系統的組成

完整的自動圖像報警系統主要由三部分組成：圖像采集攝像機、圖像信號處理與報警信號發生、中心控制計算機[１]。本文僅對上述第二部分進行討論，前文中的自動圖像報警系統實際上也特指該子系統。

為降低中心控制處理的復雜度和圖像信號傳輸的額外開銷，將圖像信號處理及報警信號發生以硬件實現并隨同攝像機安置于前端，從而構成分布式處理系統。圖像報警系統的硬件結構如圖１所示。
２ 設計實現中的關鍵技術

保證實時性和動態調整能力是系統實現中的首要目的。為便于硬件處理，算法上采用灰度閾值分割和差值圖像面積累計。基于降低系統成本的考慮，不可能選用具有較強數字信號處理能力的ＤＳＰ芯片，而一般的工業控制單片機又很難達到實時運算的要求，這正是設計中的關鍵問題。

本系統中采用了查找表的思想，將圖像差值運算轉換為對ＦＬＡＳＨ／ＥＰＲＯＭ的讀操作。其原理是預先將差值算法的處理結果存儲于ＦＬＡＳＨ或ＥＰＲＯＭ的既定存儲單元中，而進行差值運算的兩幀圖像的象素灰度數據（８ｂｉｔｓ）分別作為存儲器的高８位地址和低８位地址。這樣處理的結果是每進行一個象素的差值運算，所需要的時間是存儲器的一個讀周期，顯然可以滿足實時的要求。經過差值處理后的象素灰度值再經過閾值判別送計數器，當累計數量超過一定面積時，ＭＣＵ將發出報警信號。

存儲器（ＦＬＡＳＨ／ＥＰＲＯＭ）的算法為：

(Ｇｖａｌｕｅ)＝｜Ｈｖａｌｕｅ－Ｌｖａｌｕｅ｜（１）

其中Ｈｖａｌｕｅ為Ａ／Ｄ直通圖像抽樣信號（８ｂｉｔｓ），同時也是存儲器高８位地址；Ｌｖａｌｕｅ為ＤＲＡＭ中存儲的數字圖像參考幀抽樣信號（８ｂｉｔｓ），即存儲器低８位地址；Ｇｖａｌｕｅ為存儲器１６位地址。

閾值判別采用全局閾值法[２]，這種方法適用于場景具有均勻光照條件的情況。對于場景整體灰度的變化，可以通過由ＭＣＵ控制定時刷新ＤＲＡＭ參考幀數據，并調整全局閾值Ｔ和臨界面積Ｓ而獲得自適應的效果。閾值判別和計數統計如式（２）（３）所描述：

ｉｆ(Ｇｖａｌｕｅ)＞Ｔ，ｃｏｕｎｔ＝ｃｏｕｎｔ＋１（２）

ｉｆ ｃｏｕｎｔ＞Ｓ，觸發報警（３）

系統工作實例如圖２所示。

３ 單片機實現中的器件選擇和工作特性描述

硬件實現中器件的選擇對整個系統的性能起著舉足輕重的作用。ＡＴＭＥＬ公司是世界上著名的高性能、低功耗、非易失性存儲器和數字集成電路的一流半導體制造公司。經過認真調研，本系統選用了ＡＴＭＥＬ的幾款芯片完成系統的關鍵部分功能。