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视频移动探测器及其应用
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摘要
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本文叙述视频移动探测器或视频入侵报警器。并从模拟式与数字式两类来说明其工作原理与各自的特点及应用。模拟式主要用于室内，数字式室内外均可应用，并且是当今数字化安防系统中的必不可少的重要组成部分。
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关键词：VMD
模拟式 数字式 灰度级 抽样数据
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一、概述
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大家知道，规模较大的电视监控系统中充斥着大量的摄像机画面，它们一般以固定或轮流的方式显示到监视器的屏幕上；要想让安防人员对这么多的画面持续保持密切的注意是非常困难的。必须采取某种措施，使我们既能减少系统中监视器的数目，又能提高安防人员处理突发事件的能力。
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视频移动探测器（Video
Motion Detector，简称VMD）可以很好地满足上述要求。VMD的任务是对摄像机产生的图象进行电子分析，以检查图像中有否出现足够程度的变化。这种装置能够毫不疲倦地对摄像机画面进行长时间的监视，并在出现情况时通知安防人员，因此能够很好地弥补安全人员的不足。
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VMD主要通过数学计算来确定摄像机画面的某个区域内是否有移动目标出现。具体方法是：不断将某个视频帧内像素的亮度水平与下一个视频帧进行比较，以寻找被认为值得注意的变化。低成本的模拟式VMD则采用另外一种较简单的方法：将某画面中的大块区域与下一帧画面中的对应区域进行比较。这种方法在室内环境中是可行的，这是由于室内的光线条件和场景较少发生变化。在室外环境中，这种系统很容易因光线变化或摄像机的震动而产生误报。因此，室外应用中应使用功能较强的数字式VMD。数字式VMD是一种以微处理器为核心的电子装置，它可以同时对数千个图像布防单元进行跟踪分析。即使场景的亮度发生了明显的变化，系统也不容易产生误报。
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内置VMD电路的摄像机可以当报警探头使用。检测电路首先会将静态图像贮存起来，之后，如果发现画面的变化量超过了预先设定的值，系统就会发出报警信号，以提醒安防人员或启动录像机。VMD电路有模拟式和数字式两种。模拟式电路主要通过检测布防区域的画面亮度来探知变化；数字式电路则可以对布防区域内成百上千个单元进行电子分析，可以在图像上标出检得异动的位置和移动目标的前进路径，并驱动警号或警灯发出警告信号。图1是一个典型的VMD系统的连接示意图，图中还说明了系统可提供的报警信息的内容。
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VMD工作时会不断地从摄像机处收取视频图像，并与先前贮存的图像相比较，以了解场景有无发生变化。如果没有检测到明显变化，系统不会有任何动作。如果检测到了可度量的、达到某个标准的变化，系统会立即发出报警信号。
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二、模拟式视频移动检测器
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模拟式VMD设备已有多年的生产历史。这种设备能够以较低的成本实现对CCTV场景内移动目标的探测。但它们只适于对光照条件较为恒定、环境变化不大的室内图像进行检测；不应将它们用于室外图像的检测。
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（1）模拟式VMD的工作原理
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模拟式VMD的工作原理如图2所示。
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最简单的VMD使用模拟减法对图像进行检测。将参照帧与新抓取的帧相减，如果得到的差值超过设定的水平，系统就输出一个报警信号。
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所有模拟式VMD都允许用户在屏幕上设置移动目标探测区（即布防区域）。系统通过对画面照度的持续监测发现布防区域内出现的移动目标后，即发出报警信号。具体形式有：
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① 发出报警声；
② 面板上的报警指示灯开始发光； ③ 输出交流驱动信号，以启动使用交流电的信号装置； ④ 输出一个开关信号（可用来驱动录像机、打印机、警铃或其它装置）。 |
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模拟式VMD通过对摄像机画面进行的模拟式分析来确定场景有否发生变化。系统先将布防区域内的画面保存起来，再将当前画面与先前保存的画面相减，根据差值确定布防区域内的场景有无发生变化。如果有移动目标侵入，或场景的照度水平发生了较大变化，计算得到的差值应当能够达到总值的10%到25%。系统据此判断画面发生了较大变化，随即发出报警信号。报警信号可用来驱动警号/警灯等，还可以用来控制录像机进行录像。VMD与监视器或视频记录设备都没有什么紧密关联，也不会对它们造成干扰。
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（2）模拟式VMD的布防区的设置
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多数模拟VMD的布防区域都可以通过其前面板上的控制键进行调整，可调整的项目包括形状、大小和位置等。具体尺寸和配置应根据监视系统的实际需要确定。一些常见的布防区形状有：方形、三角形、L形、马蹄形等。
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设置布防区域时，应当将可能出现侵入的位置都包括进去。虽然屏幕上显示的仍然是整个画面，系统却只对布防了的区块进行检测。布防区块之外即使有移动目标出现，系统也不会报警。设置时，布防区块在屏幕上显示为一个有边框线的闭合区，其形状和大小可以通过控制面板进行调节。设置完毕，屏幕上的框线会自动消失，因此屏幕上的画面看起来与平常一样。布防区块在屏幕上占据的面积最小为5%，最大可为95%。这类VMD系统的灵敏度一般相当于1%布防区域内的视频信号电平出现了25%的变化（几十分之一秒内）。
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