泳池监控系统之子系统的研究与设计
随着视频监控技术的不断发展及其应用范围的不断扩展，加上越来越多的人
类研究的新成果不断融入到智能监控领域，对图像处理算法的研究与应用探索显
得越来越重要。经过近一年的知识积累、学习研究和设计开发，通过对数字视频
监控相关技术及图像处理、计算机视觉、无线传输等技术的运用，掌握了一些图
像处理算法的基本理论与实现方法，并针对泳池监控系统进行了改进和完善。总
结全文，主要包括以下工作：
首先就当前国内外视频监控的发展现状作了简单的介绍，对泳池监控系统的
必要性进行了说明，简要分析了泳池监控系统的各个子系统：主监控系统、录像
数据库查询系统、泳池定标系统和无线报警传输系统，并对后两个子系统在整个
系统的重要性及在系统中的功能作了简要的介绍。着重介绍了摄像机定标和无线
传输技术的发展现状，并分析了本课题提出的意义。
：接下来对这两个子系统的研究和设计做了详细的介绍。
对于主监控系统，当判断出发生溺水事故时要通知救生员事故发生的位置，
因此，泳池定标算法就是必不可少的了。文中对一般的摄像机定标算法作了较详
细的介绍，以此为基础，依据游泳池内的特殊环境及使用的特殊摄像机——广角
摄像机等条件，详细分析了一种简洁的定标方法，将游泳池这个特殊的应用环境
和广角摄像机拍摄的图像所产生的畸变都纳入研究范围，并从理论到实验作了一
系列的深入讨论。根据这一讨论结果，设计了泳池定标程序实现泳池定标算法之
功能，文中对这一程序也作了简单的介绍。
本文的另一个研究重点就是，无线报警传输系统，作为泳池监控系统的一个
子系统，该部分对整个系统的最终用途——报警施救这一个功能起到了至关重要
的作用。文中对这一部分存在的必要性、设计方案、器件选型等作了详细的介绍，
阐述了在该子系统开发的过程中遇到的困难并总结了设计过程中积累的经验，并
提出了改进方案。
由于泳池监控系统的智能化设计是一项非常复杂的工作，而且时间有限，本
次设计的泳池监控系统的各子系统难以完全达到完备性和创造性的要求，整个系
统还有待进一步完善和发展。根据实际应用中碰到的具体问题，我们认为今后的
结 论
改进可以考虑以下几个方面：
夸由于本文讨论的泳池定标算法只是基于广角摄像机在陆地上拍摄的图片
进行的，而并未在泳池内作实验，因此，本文讨论的算法及程序还有待于
进一步验证。另外，本文中使用的定标算法属于单目定标，其定标的准确
度不高，而用于游泳池监控系统的摄像机至少有4个，所以可考虑进一步
研究双目定标。
．：．本文设计的无线报警传输系统为泳池监控系统的一个子系统，是综合成本
及性能等方面的考虑设计出来的。还有许多有待完善的地方。比如，传输
距离不够远，经测试，在障碍物较多的情况下，传输距离在120恤左右，
基本满足要求。但对于特殊情况如PC机与救生员相距较远时，这个传输
距离可能满足不了要求，因此，在今后的研究中，还需从发射功率、工作
频率以及接收灵敏度等方面进行改进。
参考文献
参考文献
【1】佟国峰．足球机器人实时真彩色视觉系统研究与开发：(博士学位论文)．沈阳：东北大学，
2001．
【2】http：www.youerw.com
【4】Joshua Brener,Michael Oostman~Lifeguards watch，but they don’t always see!．World
Waterpark Magazine，May 2002：14—16．
【5】马颂德，张正友著．计算机视觉——计算理论与算法基础．北京：科学山版社，1998．1
【6】R．Tsai．An efficient and accurate camera cal~raaon technique for 3D machine vision．In
proceedings of Computer Vision and Pattern Recognition，1986，364—374．
【7】7 Abdel-Aziz Y l，Karara H M．Direct linear transformation into object space coordinates in
close—range photogramn~try．In：Proc．Symp．Close—Range Photogrammetry,1971．1-18．
【8】Dainis八Juberts M．Accurate remote measurement of robot trajectory motion．In：Proc．Int．
Conference on Robotics and Automation，1985，92·99．
【9】Ganapathy S．Decomposition of transformation matrices for robot vision．In：Proc．Int．
Conference on Robotics and Automation，1984，130-139．
【10】Brown D C．Decentering Distortion of Lenses．Photogramrnetric Eng．Remote Sensing，
1966，444-460．
【1 1】Weng J’Cohen E Herniou M．Camera calibration with distortion models and accuracy
evaluation．IEEE Trans．PAMI，1992，14(10)：965-980．
【12】Martins H A，Birk J R，Kelley R B．Camera models based on data from two calibration planes．
Computer Graphics and Imaging Processing，1981，17：173·180．
【13】Wei Q Ma S．two—plane calibration：a unified model．In：Proc．CVPR，1991，133·138．
【14】Wei q Ma S．Complete two·plane camera calibration and experimental comparisons．In：Proc，
ICCV,469．446．
【15】Wei q Ma S．Implicit and explicit camera calibration：theory and experiments．IEEE Trans．
PAMI，1994，16(5)．
【16】Z．Zhang．Hexible Camera Calibration by Viewing a Plane from Unknown Orientations．In
Proceedings of the 7m International Conference on Computer Vision，1999，666-673．
【17】李朝春．无线发送／接收IC芯片及其数据通信技术选编．北京：北京航空航天大学出版
社．2003．
【18】方彦军，孙瑞涛．PC机与单片机系统无线通信及其实现．工业控制计算机，2004，
17(12)：23-24．
【19】无线电制作精汇．《无线电杂志社》．北京：人民邮电出版社．2005．09，195-201．
参考文献
【20】王幸之等．单片机应用系统抗干扰技术．北京：北京航空航天大学出版社，2000，52．100．
【21】马颂德，张正友．计算机视觉——计算理论与算法基础．北京：科学出版社，2003．9．
【22】K．B．Atikison Ed．，Developments in Close Range Photogrammetry,London，1980．
【23】J．Weng，P Cohen and M．Hemiou，Calibration of Stereo Camera Using a Non-Linear
Distortion Model，Proc．International Conference on Pattern Recognition，PP．246-253，1990．
【24】0．D．Faugeras and G Toscani，Camera Calibration for 3D Computer Vision，Proc．Of
International Workshop on Industrial Application of Machine Vision and Machine Intelligence，PP．
240-247，Japan，1987．
【25】Bamard S．Interpreting perspective images[J]．Artificial Intelligence，1983，21：435—462．
【26】Lutton E，MMtre H，Lopez-Krabe J．Contribution to the determination of vanishing points
using hough transform[J]．IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，1994，
16(4)：430—438．
【27】谢文寒，张祖勋，张剑清。一种新的基于灭点的相机定标方法。黑龙江，哈尔滨工业大
学学报， V01．35，No．11．2003．
【28】张祖勋，张剑清，张世兴。单像房屋三文重建【A1．海峡两岸自动化工程测量研讨会论文
集【C】．台南市：国立成功大学测量工程系，2001．
【29]Wu Oing，Xu Guangyou，Wang Lei．A Three—stage system for camera calibration[A]．SPIE
Conference Proceeding：Multispectral Image Processing and pattern Recognition[C]．Wuhan：Censor
Y Ding M Y 2001，22-24．
【30】Cipolla R，Boyer E．3D model acquisition from uncalibrated images[A]．In Proc．IAPR
Workshop on Machine Vision Application[C]．Jchiba：【S．n．】，1998．
【31】章毓晋．图像理解与计算机视觉．北京：清华大学出版社，2000．
【32】MAX232．Produc~datashect．
【33】AT89C51．Products datasheet．
【341 PT2262／lrr2272．Products datasheet．
【35】黄智伟．单片无线收发集成电路原理与应用．北京：人民邮电出版社．2005．08，249．252．
【36】黄志伟，李富英．基于MAX7044／7033的300—450MHzASK无线收发电路．新器件新技术，
2005．06，42-45．
【371清源计算机工作室．Protel 99SE原理图与PCB及仿真．北京：机械工业出版社．2000
【38】龚建伟，熊光明等，Visual C++／Turbo C串口通信编程实践．北京，电子工业出版社，
2004．】0．
攻读学位期问公开发表论文
攻读学位期间公开发表论文
【1】孙忠波，杨承恩，李磊，基于8051单片机的流控频率发生器的设计，计算机
应用研究，2007年增刊．
【2】孙忠波，武瑞花，李磊，基于PLC的门吊反馈控制系统的设计，海辉杯科技论
文集，2005．11．
【3】孙忠波，计算机视觉定标算法的实现，海辉杯科技论文集，538
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] ... 下一页 >>