泳池监控系统之子系统的研究与设计 第3页
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第1章绪 论
1．1监控系统的发展
当今社会是一个信息社会，图像是人们获取信息最重要的渠道。在人类感官
接受的各种信息中约有70％来自视觉【¨。图像是对客观事物形象、生动的描述，
是直观而具体的信息表达形式，是人类最重要的信息载体。对图像的研究对我们
感知外部世界很有助益。随着图像数字技术的成熟，图像作为更直接更丰富的信
息载体，正在成为越来越重要的研究对象。特别是在今天的信息社会，随着网络、
通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，监控产品也正经历着
从模拟化向数字化、网络化的革命。
监控是一项通过摄像机监控现场的动态场景，从而实现日常管理和在寻常情
况发生时做出快速反应的技术。它以其直观、方便、信息内容丰富、可以节省人
力、物力，降低生产成本和提高生产效率等特点，被广泛应用与许多场合，已经
在了工业、服务行业、乃至各行各业得到了广泛的应用，生活中有小区安全监控，
电讯行业有机站监控，银行系统有柜员制监控和金库监控，交通方面有违章和流
量监控等等。随着信息化进程的推进，智能化的数字监控系统已经深入到社会中
的各个领域。有效的交通管理是我国各大都市面临的难题。智能视频交通控制系
统能及时提供各路段的车辆流量和路况信息，记录违章车辆，以便实现准确快速
的交通指挥调度，达到充分利用现有的道路资源，提高突发交通事故的处理能力，
从而为人们的出行提供快捷舒适的交通服务。在当前市场一体化和经济全球化形
势下，企业为了提高竞争能力，纷纷在世界各地建立分支机构。通过远程视频传
输系统，企业管理部门就能随时观察到其在各地机构的生产、工作状况，与电话
汇报相比，既直观真实又方便快捷。在金融行业，尤其是银行系统，现在也广泛
使用数字监控系统。如银行、各储蓄所及ATM取款机、金库等场所，由于安全
性等原因，均使用了数字监控系统，利用图像进行本地或者远程的监控。在电信
行业，可以使用数字监控系统进行交换机房、无线机房、动力机房的图像及环境
远程监控：在医疗方面，它可以应用于病房监护、远程监护。在教育方面，可以
利用它来进行教室或考场监控，远程教育等。在安防方面，可以利用数字监控系
第1章绪论
统来进行远程监控，如智能化小区的安全保卫，超市、工厂、大型公共场所的安
全保卫等等。
随着电子技术、信息处理技术和传感器技术的发展，计算机及外围设备性能
越来越高而价格越来越低，监控系统技术逐渐成熟，逐步渗透到各个领域当中，
其应用范围也越来越广。因此对监控系统技术的研究具有重大的科研和实际意义。
1．2泳池监控系统的必要性及本课题的研究内容
2002年前对上海、杭州、天津三地的游泳馆溺水死亡人数的统计表明，每年
死亡人数在10人以上。据美国疾病控制中心(Cente~for Disease Contr01)统计，
在美国，每天平均有9人溺水死亡，并且这些情况有很多是发生在有专业救生人
员的游泳池【到。现在参加游泳健身日益增多，对救生拯溺的要求也越来越高。虽
然随着救生工作越来越得到重视，溺水死亡率有所下降，但是由于下面几点原因，
游泳池溺水的情况还是有待改善。
1．救生设备以及救生人员不足。就中国而言，游泳场馆逐渐增多，目前能够比
较系统地抓救生工作的地方仅占全国各省市总数的一半；我国现有救生员数
量和实际需求差距很大，据测算，若全国大小游泳场馆都配备一定救生员的
话，还缺少35000人【3J。
2．救生人员搜救水平较低，以及救生人员警惕性的保持。
在溺水时间中，每一秒都是十分珍贵的。遇害者在水中呆的时间越长，持久
性的脑损伤或者死亡的机率就越大。一般采用“10：20”的准则，也就是说，如果
救生员在游泳者遇到危险的前十秒钟内发现，并且在额外的二十秒钟内救起，那
么溺水事件发生的机率就很小。但是据在2001年夏天Jeff Ellis＆Associates对救
生人员在90个美国游泳池和水上公园的500多个测试中的结果表明如图1．1所示：
一个救生员发现溺水者平均花费1分钟14秒的时间。其中9％在十秒之内，三十
秒之内的占43％；有41％的超过1分钟，其中有14％的测试超过3分钟。这表明
尽管都是专业救生人员，并且认真监视，但是溺水或者接近溺水的情况还是在大
多数的测试中发生了【引。
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图1．1测试中救生员发现溺水所需时间比例示意图
Fig．1．1’rime elapsed before lifeguards spot tlle drowning
救生人员不能及时发现溺水情况通常是由于人的精力和注意力有限，在高强
度工作环境下往往可能会出现警惕性的下降，从而不能及时对异常情况做出反应。
可见，对泳池监控系统进行研究和开发是十分必要的，该系统通过在游泳池底部
适当位置安置几个摄像机，对整个泳池内的情况进行监视，并利用视频处理技术
对经广角摄像机采集到的图像进行分析处理，实时判断是否有人溺水，若有人溺
水，则在显示界面上显示出溺水人员在泳池中溺水的位置，同时利用无线发射装
置将报警信号发送到配备在救生员身上的无线接收装置，救生员可以根据无线接
收装置上的报警信息到泳池内指定位置进行施救；另外该系统还具有一般视频监
控系统所具备的视频信号的显示、保存、查询等功能。按功能划分，我们可以将
泳池监控系统划分为四个子系统：主监控系统(类似于普通的视频监控系统)、录
像数据库查询系统、游泳池定标系统和无线报警传输系统。系统设计框图如图1．2
所示。
图像采集
录像处理
录像l数据库
录像数据库系统
第1章绪论
主监控系统
1图像基本处理
．I溺水算法处理
■■■■■■■■■■■■■●■■■■■●■■■■■■一
有报警I 。r
坐标映射
报警信息
显示部分
无线报警传输系统
图1．2系统设计框图
Fig．1．2 The design 0f system frame
对泳池定标系统的研究实质上是完成泳池定标算法的研究，如图1．3所示，
图中右侧的“图像二文空间"代表的是主监控系统上所显示的二文图像空间，而
左侧的“泳池空间”代表的是实际的游泳池的三文空间。
图1．3泳池标定算法功能说明
Fig．1-3 Function 0f the swimming pool calibration arithmetic
所谓泳池定标算法，是利用游泳池的三文空间坐标信息和对应的图像二文坐
一不一一不一一不
显一显一显
理一理一置
处一处一位
像一法一水
图一算一溺
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