1、1面向老年人的智能视频监护系统的研究摘要：为缓解日趋突出的老年人监护问题，本文研究基于老人的行动速率等因素来判断异常情况并满足自动报警功能的智能视频监护系统，同时分析了监护系统工作过程中的关键技术，即基于模式识别技术的异常模式数据库的建立和无线视频传输性能的提高技术。在尽量保护老人隐私的前提下，实现对老年人的智能视频安全监护，以提高老年人的生活质量。 Abstract： To alleviate the increasingly prominent problem of elderly guardianship， this paper studies an intelligent video
2、monitoring system which can judge the abnormal situation based on factors such as the old mans action rate and meet the automatic alarm function， and analyzes the key technologies in the working process of the monitoring system， namely the establishment of the anomaly model database based on pattern
3、 recognition technology and the improvement of the performance of the wireless video transmission technology. Under the premise that as far as possible to protect the privacy of the elderly， this system can realize intelligent video security monitoring for the elderly， in order to improve the qualit
4、y of life of the elderly. 2关键词：老年人；智能安全监护系统；模式识别；异常模式数据库 Key words： the elderly；intelligent security monitoring system；pattern recognition；anomaly pattern database 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）02-0158-03 0 引言 目前，我国人口老龄化的速度居世界前列，人口老龄化和老年人的监护问题越来越成为重大社会问题。由于我国的养老习惯以及当前养老模式的主要载体是家庭和机构1，老年人在面
5、对突发的意外情况时无法解决。再者，由于目前的视频监测系统大部分是通过人的实时监测来完成的，连续不断地监测方式涉及个人隐私问题，不易被老人接受。为了提高老年人的生活质量，减轻社会的总体负担，缓解人口老龄化趋势下医疗卫生资源的紧张局面，提出了一种基于视频的老年人智能安全监护系统，并对监护系统工作过程中关键技术异常模式库的建立和异常模式识别进行研究，推动老年人群安全监护系统的研究进展和推广应用。在无隐私侵犯的安全状况下，实现居家环境下对独居老人日常生活的智能视觉监护，对解决空巢家庭独居老人的监护问题有着非常积极的意义。 1 基于视频的老年人智能安全监护系统 基于视频的老年人智能安全监护系统，在初期阶
6、段基于老人的行动速率等因素归纳出发生危险时的异常行为特征，完成异常行为模式库的建立。通过视频监测设备和传感器采集到的电子信号、视频数据进行分析，判断采集信号与异常模式是否匹配。当采集的信号与异常模式不匹3配，则说明没有发生意外情况，视频图像自动删除，如果采集的信号与异常模式匹配，系统将自动报警并及时向监测中心反馈，以得到及时有效的救助。在无隐私侵犯的安全状况下，实现对老人日常生活的智能视觉监护，对缓解我国越来越严重的人口老龄化问题，解决空巢家庭独居老人的监护问题有着非常积极的意义。除了应用于家庭和养老机构的老年人群外， “基于视频的老年人智能安全监护系统”的主要监护对象还可以是残疾人群以及高发
7、病人群2等。 1.1 基于视频的安全监护系统的系统结构 基于视频的安全监护系统主要由带有无线网络接口卡的 NIC 便携式视频检测仪、无线接收基站、监控中心构成。 （如图 1） 视频检测仪主要完成监控现场的视频图像采集和图像的无线发送功能，主要由 CCD 摄像机、高性能嵌入式主板和无线网卡组成。无线接受基站接收无线视频发射装置传输的视频信号，并通过局域网将视频信号传输到监护中心的服务器上。监护中心服务器接收到图像信号后进行异常模式监测，视频图像若判定为异常则在监视器上显示报警现场的实时图像，并进行声音报警提醒工作人员发生异常，同时将异常场景自动存储以备查询。若识别结果为正常，则将场景数据丢弃，不
8、形成显示画面，不但节省存储空间，还可保护个人隐私。 1.2 基于视频的老年人智能安全监护系统的优点 隐私安全保护。基于老人的行动速率等因素归纳出发生危险时的异常行为特征，构建的异常行为模式库作为检测设备采集图像信息后处理的数据库。系统通过摄像头、传感器等电子监测设备对老人的居家生4活情况进行实时监测和分析，打破了传统的全程监控模式，对老年人正常的行为活动不予显示，仅在监测地点发生异常情况时实现自动报警并将异常信号和监测画面传输到监控中心，以供监护人员采取相应的处理措施。在无隐私侵犯的安全状况下，实现针对独居老人日常生活的智能视觉监护。 无人监护模式。基于视频的老年人智能安全监护系统仅显示需要监
9、护人员关注的异常状态，对于个人正常的行为活动则不予显示，大力减少了监护人员信息的处理量。同时，系统可以实现自动报警并将异常信号和监测画面传输到监控中心，以供监护人员采取相应的处理措施，实现了监控过程的无人操作，解放大量人力资源，降低监护成本。 使用性能优化。基于视频的老年人智能安全监护系统将图像分析和模式识别技术应用于监护过程，与目前的传感器智能监护技术3相比，系统能够在被监护人不必佩戴传感器的情况下获取最能体现被监护者人体行为的准确特征数据，使得系统使用适应性更强。其次无线技术的应用，使得系统具有安装位置灵活机动的优点，监护人可根据需要随时调整系统的位置，减少被监护地点的布线费用和修改装潢费
10、用成本。使用性能的优化使得系统在养老机构、医院等场所推广应用更为广泛、便捷。 2 基于视频的老年人智能安全监护系统的关键技术 2.1 基于模式识别技术的异常模式数据库的建立 建立异常模式库。通过文献资料4，借鉴组织行为学、心理学、社会学等方面的研究成果5，分析得到会导致老人发生危险的异常模式：老人的行为异常；所处场景的异常。基于老年人的行动速率并结合模式5识别方法6，研究异常群体行为在视频中的特征：异常模式在单帧、静态图像中特征；异常模式在动态、连续图像中的表现特征。通过归纳、整理异常特征，形成异常模式数据库，以供识别异常行为使用。 视频文件的特征提取和选择。由于监控设备采集到的视频数据是高维
11、、海量的，无法实时地从中直接识别异常，需要使用颜色量化、灰度化、边缘提取、二值化等图像预处理技术7，对视频图像进行预处理，把当前图像中的无用信息进行处理，简化图像。然后使用图像处理技术对预处理后的图像中进行特征提取，取得最能体现被监护者人体行为的特征数据。 视频特征数据与异常行为特征数据之间的匹配。利用模式匹配算法8，设从当前视频中分析得到的特征数据为向量X1，Y=Y1，Y2，Yn为异常模式库中的各种异常模式。对 X1 和 Yi进行模式匹配，i=1，n，通过属性距离计算、模板匹配、结构匹配等方式分析 X1 与 Y 中模式的相似程度，识别出 X1 是否属于异常模式库中的模式，以及属于哪一种异常模
12、式，并把识别结果进行的输出。异常模式识别过程如图 2 所示。 2.2 无线视频传输性能的提高 由于无线信道带宽有限，而视频信息的数据量十分惊人，且存在多个终端用户争用同一无线信道的问题。监护的及时性要求保证所有用户都能够均等地获得发送无线信号的机会，而且还须保证连续两次发送机会的间隔时间不能太长，否则监护中心服务器无法分析是否发生异常。为此，采取两方面的技术措施对无线视频传输性能进行了提高：在客6户端的嵌入式系统中制定数据采集和发送策略，包括调节视频图像设备的分辨率，控制发送视频图像的频率，为图像添加客户标识，以便服务器区分来自不同客户的图像等内容。为保证所有用户在一定时间间隔内均可获得一次发
13、送视频图像的机会，需要根据服务器端所采取的识别算法和网络的传输能力综合考虑，确定发送频率的最优值，并且根据当前的网络状况自动调整。视频采集设备的分辨率也可根据无线信道的状况动态调节。在服务器采取措施，高效及时地处理收到的数据，保证监护的有效性。包括在监护中心的服务器为每个客户开辟相应的存储区来保存一段时间内收到的视频数据，识别模块据此来分析同一场景的视频序列；采用轮询机制9，10依次检测各个存储区内的视频进行异常分析等措施。 3 基于视频的老年人智能安全监护系统的发展 基于视频的老年人智能安全监护系统主要针对居家和机构养老两种方式。老年人体能及认知能力的下降使得安全隐患剧增：除了摔伤造成残疾外
14、，老年人特别是 75 岁以上的老年人当中许多人是关节炎、高血压、中风后遗症的慢性病患者中 85 岁以上的老人发生致命事故的情况是 60-70 岁老人的四倍，向有需求的居家养老家庭推出老年人智能视频监护系统，必将为他们的生活带去福祉。 系统今后将扩大老年人生活规律的统计范围，归纳足够的统计样本，建立一个相对完善的统计数据库。根据中国老龄事业发展“十二五”规划的具体目标，模式识别技术的应用以及无线技术的改进，监护系统的成本相较于传统监护设备的成本更低，预计系统可以应用于建立养老服7务综合设施和站点的 80%以上的乡镇服务社区和 50%以上的农村服务杜区，实现老年日间照料，卫生站和助餐网点居家养老服
15、务的基本覆盖；同时可推广应用于医院、专门的养老机构包括政府筹办和民间资本筹办的养老院、敬老院、老年公寓等机构以及有需求的居家养老家庭。 基于视频的老年人智能安全监护系统响应政府号召，顺应服务趋势，在尽量保护老人隐私的前提下，全天候、实时地对独处的老人进行安全监护，对养老社会服务体系的构建有着重要的推动作用。在国家政策和经济的发展的推动下，社区养老服务中心作为一种日渐成熟的养老模式快速成长，智能视频安全监护系统在技术上为这一模式的推广提供了保障。因此从全国养老市场来看，专业养老机构将有很好的成长性，并且对老年人智能视频安全监护系统有较大的需求。随着系统的不断完善，居家养老的个人用户也对智能视频安
16、全监护系统有越来越多的认可。 4 结论 根据人口老龄化与老年人监护问题的日趋突出，依托我国当前的居民养老方式，研究了基于老人的行动速率等因素来判断异常情况并满足自动报警功能的智能视频监护系统。实现了监护系统工作过程中关键技术基于模式识别技术的异常模式数据库的建立和无线视频传输性能的提高，优化了使用性能，在无隐私侵犯的安全状况下实现对老年人日常生活的智能视觉监护。随着科技的进步，模式识别技术、无线传输技术的完善，基于老年人的智能视频监护系统有望得到更好的发展。 参考文献： 1刘丽萍，蒋升?陆发安.我国城市养老模式及其发展研究J.8改革与战略，2007，23（12）：154-156. 2林兆华，谢
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