無線模組供應商以WiFi模塊為核心的消防視頻監控，采用了圖像處理技術來識別火點，利用FPGA并行運算的特點，實現了火點的實時監測和識別。在火災信息被確定后，通過路由器發送報警信息周圍的人群，同時通過所連接的喇叭發出報警聲。

整個體系結構分為八大部分，分別為FPGA模塊、定位模塊、無線模組供應商WIFI模塊、圖像采集模塊、以太網模塊、音頻解碼模塊、路由器、客戶端。

圖象采集模塊實時傳送現場的圖像信息，FPGA模塊先將實時圖像信息存儲到sdram中，再提取出來進行圖像處理，傳送到顯示模塊顯示出處理后有框選擇信息的圖像，將包含選擇的信息通過以太網傳送到客戶機。同時，定位模塊接收衛星定位信號，把定位信息傳送到FPGA模塊。在實時圖象中判別有火點時，通過無線模組供應商WIFI模塊將定位信息發送給路由器，借助路由器對與其相連的網絡設備進行分發，同時將報警音頻信息發送給音頻解碼模塊，并與音頻解碼模塊相連的揚聲器發出警報聲音。

在系統的工作過程中，FPGA模塊對圖像進行了主要的處理，包括中值濾波、二值化、腐蝕、膨脹、加框等。中值濾波是一種非線性平滑技術，其基本原理是通過歸一對區域內像素點差異的消除。該濾波方法能有效濾除脈沖噪聲，減小圖象中的噪聲。該方法采用三路移位寄存器逐個取出三行三列像素點，并將其末端間隔行的圖像長度與中間值進行比較，再在三行中間值中取中間值，以覆蓋三行像素點。

圖象二值化，極大地減少了圖象處理所需的數據量，并用數學方法方便運算。針對RGB565的圖像大多為紅色，將圖像分為R、G、B三種信道，采用二值化方法對圖像進行分割。通過對R通道門限分割，使R=31的象素得到65535(即十六進制FFFF)，并在隨后進行實驗時發現，單個信道的閾值分割受外源干擾較大。因此，需要對多個通道進行閾值分割，通過多次實驗得到R=31(即十六進制1F)，G<60(即十六進制3C)、B<24(即十六進制18)三個通道條件同時滿足時，這種圖象象素具有較高的概率性，能夠從環境中很好的提取出它。

形態濾波的基本運算是腐蝕算法，它能將二值圖像的離散點減小，使得圖像更集中，同時減少了不相關信息的象素點。實現三行三列像素點之一為0(即十六進制0000)，將三行三列像素點全部變為0，從而減少有用信息的面積，同時減少無用的信息。

擴張算法也是形態濾波的基本運算，它能減小二值圖像的孤立點，它不同于腐蝕算法，它可以把相似的孤立點連在一起，從而減小圖像邊緣的毛刺。擴展算法的實現原理是三行、三列之一的像素點全部變成65535，在把三行、三列的像素點全部變成65535時，將有用信息面積增加，而且變成有用信息的一部分。圖6中給出了膨脹算法實現原理示意圖。

加框法的作用是對有用信息區域進行加框，這樣就可以突出圖像中有用的信息區域。在圖象傳送時，有用圖域是連續的，是加框算法的基本實現原則，以框圖的頂點作為首次出現圖像有用信息的行記，并在框圖的底部記錄了近一次顯示對圖像有幫助的信息，把圖片有用信息的左點記到框圖的左邊，并把圖片中有用信息的右點記在框圖的右端，這樣，就可以用圖象中有用信息區域的邊界，用紅象素代替紅象素。

利用UDP協議傳輸圖像，UDP協議的特點是無連接通信，不能保證每次數據發送的可靠性。對于圖像實時傳輸的數據量巨大，丟包率可忽略不計。Ethernet模塊通過網線直接連接到計算機。位置信息獲取和定位模塊采用NMEA-0183協議接收衛星定位信號，設置為僅輸出GPRMC定位信息，并通過串口通訊協議與FPGA模塊進行連接。定位信息包括UTC時間、位置狀態、緯度、緯度半球、經半球、經度半球、地球速度、地球方向、UTC日期，磁偏角，磁偏角方向，模式指示了這類信息，例如："$GNRMC,"040226.800A.0000,N,00000.0000,E,000.000.0，260121,,,A*79"。

對于定位有用的坐標信息僅在位置信息的第21位到44位之間，因此FPGA所接收的GPRMC位置信息需要被提取。GPRMC通過提取數據格式特征來提取定位信息。以位數為基礎，以輸出信息范圍為基礎，當數據長度改變時，易導致信息傳遞不暢。該設備對每一次發送的數據進行存儲，由于接收到的衛星信息速度很快，在一定次數內可以將信息的內容定位為不變；使用換行的ASCII代碼作為一次數據結束的基礎；將逗號ASCII代碼值用作判斷數據內容的基礎，并使用標記符標出每個數據的位數。在格式化中第三個逗號之后到第七個逗號之前是要定位坐標的內容，發送相應位數記位值的相應數據即為所提取的定位信息。該系統實現過程為：(1)存儲每一顆衛星所傳送的定位信息數據，并對接收到的信息位數進行計數，對接收到的逗號進行計數。(2)若逗號計數值為3，則記錄該時間的數字計數值作為開始標記；若逗號計數值為7，則在這個時間記錄數字計數值作為結束標志。把開始和結束標記映射到存儲定位信息的數組中對應的位置，作為提取之后的定位信息區域。(3)在收到定位信息指令后，將定位信息區的內容傳送出去。3.3WIFI模塊WIFI模塊通過串口通信協議與FPGA芯片進行信息交換，通過路由器和其它無線設備通過串口無線STA方式實現信息的傳輸。

FPGA芯片通過IIC傳輸協議配置音頻解碼模塊，然后通過pll分頻產生輸入音頻數據的時序，將DA音頻數據按時間順序輸出到音頻解碼模塊。本實用新型是把DA音頻數據轉換為可由揚聲器播放的電壓信號。與蜂鳴器相比，音頻解碼模塊的優點是可與喇叭相連，報警聲更大，警報聲更輕。

先FPGA配置音頻解碼模塊寄存器，定位模塊持續接收衛星定位信息，FPGA實現坐標信息提取；圖像采集模塊持續獲取圖像信息；FPGA通過火點識別算法分析圖像信息的地物內容，將圖像信息和火點位置實時傳輸給以太網模塊，以太網模塊根據UDP協議將圖像信息的數據包送到計算機客戶端顯示。如果分析結果為火點存在，則無線模組供應商WIFI模塊觸發WIFI模塊，通過路由器分配坐標信息和音頻解碼模塊，發送報警聲音數據，否則WIFI模塊和音頻解碼模塊無法工作。

利用FPGA的硬件特性，設計出的視頻監控裝置，提高了系統的運行速度和穩定性。無線模組供應商WiFi模塊在常規環境下，實現了火點的圖像識別，并能及時作出報警。報警聲能及時疏散周圍人群，定位報警可幫助周圍人群及時發現火點的位置并協助滅火。今后可繼續改進火點識別算法，使火點在濃霧、有雨等環境下識別準確度進一步提高。并利用更先進的濾波算法進一步濾除干擾，進一步提高了工作的可靠性。