智能摄像机的分布式视觉技术与实时处理设计准则

近年来,传感网中的分散信息处理得到了很多人的关注。特别地,在处理复杂的数据结构、数据融合和系统设计方面,包含图像传感器的传感网给系统工程师们提出了严峻的挑战。由于近年来技术的进步,紧凑的硬件和信息处理单元（用于基本识别和预处理）结合在一起所形成的图像传感器已经在市场上得到应用。这就是所谓的智能摄像机系统,它们非常适合嵌入在传感网中。

术语“智能摄像机”是指一个自包含、独立的视觉系统。该系统包含一个图像传感器和一个具有图像处理功能的单元,其中图像传感器内置在工业视频摄像机壳体中,该摄像机含有所有必要的通信接口。尽管处理能力有限,这种系统已经广泛应用在各个领域,比如质量检测、非接触式测量、安全监控、条形码和字符识别,或自动捡放。

在几个单元独立工作的情况下,分布式视觉技术的应用尤其适合智能摄像机。这类应用的例子如,生产线上的问题检测过程中要求装配机在工作区域内具有分布式的观察点,或者大范围区域中的运动和安全监控。这样的网络,也称为视觉传感网,其中,每个节点提取局部图像特征,这些特征在经过网络融合后将用于解决更高级别的计算。这些高级别计算包括摄像机干扰检测,跨越多个视场的跟踪,目标识别,或用于从观察场景中提取三维信息的大范围立体视觉。

此外,对于特定的应用,比如,对于安全监控和运动跟踪,智能摄像机需要对获取的图像进行准实时处理。而且,需要将运算结果高效存储,从而实现高级查询,例如查询特定人或物的行为。为了避免不必要的网络流量并且减少响应时间,每个传感节点应该独立承担一定的计算量。因此,单个智能摄像机能够完成干扰检测,但是决策推理需要在全局系统中完成。一些高级别的问题,比如“摄像头是被干扰了,还是受到外边雾气的影响？”或者“哪种突发情况是安全的,哪种情况是被烟雾阻挡的？”,只能按这种方式进行推断。(www.xing528.com)

智能摄像机用来分析处理分散的可视化数据,仅仅代表一个特定的传感器节点,而传感网是一个更广义的概念,用于处理所有各种分散的传感数据。由于无线通信协议在传感器节点之间的广泛应用,如蓝牙或ZigBee,通常将传感网称为无线传感网（WSN）^[452]。在复杂变化的网络环境中,传感网被刻画为自主分布式分析处理系统。传感网最初是在军事研究项目中被提出和开发的,如智能灰尘项目,现在已经广泛地应用在环境监测中。

当前,由于处理性能的提高和硬件资源成本的下降,可以将大量不同的传感器进行组网,从而实现现场监控。在所有的传感信息中,网络上的每种传感器只能提供其中一小部分的预处理信息。本章主要针对这类系统的开发给出规范简化的设计准则。在基于模型的开发过程中,所提出的方法要求把系统的功能模型从低层实现的具体情况中分离出来。