CN100539687C - 具备保护固定目标功能的智能网络摄像机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备固定目标保护功能的智能网络摄像机，以单片DSP处理器为核心，带有视频输入输出接口、音频输入输出接口、视频模数/数模转换器、音频模数/数模转换器、存储器和网络通讯模块，所述的DSP处理器带有视觉分析软件，用户设定保护目标，由视频输入设备采集目标图像，视觉分析软件分析监控目标图像的背景信息，当目标图像全部被遮挡、遮挡恢复时图像发生改变、目标发生移动等情况时，通过音视频输出设备和网络通讯模块输出报警信息。本发明除具备一般网络摄像机的视频压缩和网络传输功能之外还具备固定目标保护功能，能对用户设定的固定目标(比如停止的车辆、墙上的画、停放的货物等)进行移动、盗窃报警功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络视频监控设备，具体来说是指一种具备固定目标保护功能的智能网络摄像机(Smart IP Camera)。
背景技术
随着视频监控系统越来越多得出现在了机场、地铁、广场和超市等许多公共场所中，其应用规模也正呈现爆炸性的发展。在这样的发展趋势下，视频监控内容由目视解释转变为自动解释即实现智能视频监控是视频监控系统发展必然趋势。网络摄像机是目前广泛使用、廉价的网络视频监控设备，实现智能视觉分析的网络摄像机即智能网络摄像机，是实现智能视频监控系统重要组成部分。
现有的网络摄像机，一般只具备数字化和网络化视频监控能力，即能够实现视频数字化压缩和网络传输。但目前监控系统越来越需要具备智能化能力，即能够实时自动完成一些需要人工目视解释的监控功能，比如固定目标保护功能。目前多数网络摄像机采用了MCU+DSP的解决方案，音频、视频的压缩解压需通过专用的ASIC芯片完成的，结构复杂、成本高、扩展性差，很难在这个基础上实现智能视觉分析功能。
发明内容
本发明提供了一种利用单芯片实现具备固定目标保护功能的智能网络摄像机，结构简单、可维护性好、成本低、可扩展性强。该智能网络摄像机除具备一般网络摄像机的视频压缩和网络传输功能之外还具备固定目标保护功能，能对用户设定的固定目标(比如停止的车辆、墙上的画、停放的货物等)进行移动、盗窃报警功能。
一种具备固定目标保护功能的智能网络摄像机，以单片DSP处理器为核心，外接视频输入输出接口、音频输入输出接口、视频模数(AD)/数模(DA)转换器、音频模数/数模转换器、存储器和网络通讯模块，所述的DSP处理器带有视觉分析软件，用户设定保护目标，由视频输入设备采集目标图像，视觉分析软件分析监控目标图像的背景信息，当目标图像全部被遮挡、遮挡恢复时图像发生改变、目标发生移动等情况时，通过音视频输出设备和网络通讯模块输出报警信息。
所述的视觉分析软件的分析处理过程包括以下步骤：
步骤A1，学习记录保护目标的图像，用于记录保护目标区域的背景图像，排除临时遮挡目标的图像，通过记录多帧图像数据的平均值实现；
步骤A2，采集一次新的一帧图像，进入目标保护计算；
步骤A3，运动图像检测，通过比较最新5帧图像，确定图像运动的部分，逐个像素比较邻近5帧的灰度最大值和最小值，若两个值差超过所设定的阈值，则判断为运动图像像素；
步骤A4，运动图像标定，将步骤A3输出的结果，进行合并，排查运动像素区域内的小块非运动像素，和非运动像素区域内小快运动像素，得到连成片的运动像素块；
步骤A5，报警判断，根据步骤A4标定的结果，若运动像素块占保护目标区域面积的80％以上，则认为存在目标被故意遮挡或者发生移动的可能，输出报警提示信息，步骤A7；
步骤A6，若保护目标区域运动像素面积小于80％，则检测非运动区域，通过与步骤A1保存的图像比较，若发生改变的面积大于所设的阈值，输出报警信息，步骤A7；若发生改变的面积小于所设的阈值；返回步骤A2；循环进行上述步骤。
所述的DSP处理器采用实时操作系统RTOS。
所述的视频输入接口外接视频输入设备，视频输入设备采用摄像机。
所述的视频输出接口外接视频输出设备，视频输出设备采用电视机、监视器。
所述的音频输入接口外接音频输入设备，音频输入设备采用麦克风。
所述的音频输出接口外接音频输出设备，音频输出设备采用扬声器。
所述的DSP处理器通过以太网控制芯片的MII接口与网络交换芯片相连后接入局域网或公用网络。
本发明采用的专门针对多媒体应用而开发的DSP处理器具备DSP和MCU复合功能，能提供强大的编解码能力和一般微处理器控制能力；另外DSP处理器内部拥有两个处理器核心，一个处理器核心实现视音频编解码功能；另一个处理器核心上使用实时操作系统RTOS，实现网络摄像机的网络传输和固定目标保护功能；该DSP处理器将编解码算法、视觉分析算法以及网络通讯应用等功能整合在单一芯片上，特别适合智能网络摄像机这种编解码能力和视频分析能力要求比较高的应用。
同现有的网络摄像机相比，本发明采用单片DSP处理器视频数字化压缩和智能视觉分析，结构大为简化，成本大为降低，可扩展性增强。系统内置扬声器可直接接入电视输出方便用户使用。
附图说明
图1为本发明的连接结构示意图；
其中：1-智能网络摄像机，2-电视机(输出监控图像)，3-用户，4-监控场景(包括需要保护的固定目标)，5-视频输入，6-以太网，7-控制上位机
图2为本发明智能网络摄像机的内部结构框图；
图3为本发明视觉分析软件的工作过程流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种具备固定目标保护功能的智能网络摄像机系统，包括智能网络摄像机1，以单片DSP处理器为核心，带有视频输入输出接口、音频输入输出接口、视频模数(AD)/数模(DA)转换器、音频模数/数模转换器、存储器和网络通讯模块，视频输入接口外接视频输入设备，视频输入设备采用摄像机。视频输出接口外接视频输出设备，视频输出设备采用电视机、监视器。音频输入接口外接音频输入设备，音频输入设备采用麦克风。音频输出接口外接音频输出设备，音频输出设备采用扬声器。网络通讯模块接入局域网LAN/以太网WAN4和远端通讯。
如图2所示，DSP处理器通过EBIU总线外接数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和以太网控制器；通过PPI1数据总线、IIC总线和两根PF口线外接视频AD转换器；通过PPI2数据总线、IIC总线和两根PF口线外接视频DA转换器；通过SPORTO和一根PF口线外接音频AD/DA转换器相连；另外DSP处理器还外接有系统复位模块和电源控制模块。
其中，视频AD转换器的视频输入数据总线与DSP处理器的PPI1总线相连，视频AD转换器的控制线与DSP处理器的PF口线相连。
音频AD/DA转换器的SPORTO口音频数据总线与DSP处理器相连。
视频DA转换器的视频输出数据线与DSP处理器的PPI2总线相连，视频DA转换器的控制线与DSP处理器的PF口线相连。
以太网控制器的数据地址总线与DSP处理器的EBIU总线相连，以太网控制器通过MII接口与网络交换芯片相连。
程序存储器FLASH和数据存储器SDRAM的数据总线、地址总线、控制线与DSP处理器的EBIU总线相连。
DSP处理器通过以太网控制芯片的MII接口与网络交换芯片相连后接入局域网或公用网络；
本发明的智能网络摄像机采用单片DSP BF561处理器作为核心处理器，其内部拥有两个处理器核心，一个处理器核心实现视音频编解码功能；另一个处理器核心上使用实时操作系统RTOS，带有视觉分析软件，实现网络摄像机的网络传输和固定目标保护功能；该DSP处理器将编解码算法、视觉分析算法以及网络通讯功能整合在单一芯片上，特别适合智能网络摄像机这种编解码能力和视频分析能力要求比较高的应用。
应用时，将智能网络摄像机1以太网6，视频输入接口连接视频输入设备5，视频输出接口连接电视机/监视器2，接通电源，通过控制上位机7根据监控场景4进行保护目标配置好后即可进行智能化的网络视频监控。智能网络机摄像机将编码后的数字压缩视频进行网络传输，同时本地可以通过电视机2将监控视频直接输出。当设定的固定保护目标发生大部分面积遮挡、移动或者遮挡恢复时发生改变时，通过本地视频输出2、扬声器以及网络输出报警信息。
其中视觉分析软件的分析工作流程如图3所示，完成图像采集初始化准备工作之后，学习记录保护目标图像，步骤A1，用于记录保护目标区域的背景图像，排除临时遮挡目标的图像，可通过记录多帧图像数据的平均值来实现。
在系统进入工作状态时，采集一次新的一帧图像，步骤A2。
进行目标保护计算，首先，进行运动图像检测，步骤A3，通过比较最新5帧图像，确定图像运动的部分，逐个像素比较邻近5帧的灰度最大值和最小值，如果两个值差超过所设定的阈值，则判断为运动图像像素。
进行运动图像标定，步骤A4，将步骤A3输出的结果，进行合并，排查掉运动像素区域内的小块非运动像素，和非运动像素区域内小快运动像素，这样的操作之后得到连成片的运动像素块。
报警判断，步骤A5，根据A4标定的结果，如果运动像素块占有保护目标区域面积的80％以上，则认为存在目标被故意遮挡或者发生移动的可能，输出报警提示信息，步骤A7。
若保护目标区域运动像素面积小于80％，则检测非运动区域，步骤A6，通过与步骤A1保存下来的图像比较，如果发生改变的面积大于所设的阈值，输出报警提示信息，步骤A7。如果发生改变的面积小于所设的阈值，返回步骤A2，重复上述步骤。
Claims (7)
1.一种具备固定目标保护功能的智能网络摄像机，以单片DSP处理器为核心，带有视频输入输出接口、音频输入输出接口、视频模数/数模转换器、音频模数/数模转换器、存储器和网络通讯模块，其特征在于：所述的DSP处理器带有视觉分析软件，用户设定保护目标，由视频输入设备采集目标图像，视觉分析软件分析监控目标图像的背景信息，当目标图像全部被遮挡、遮挡恢复时图像发生改变、目标发生移动情况时，通过音视频输出设备和网络通讯模块输出报警信息；
所述的视觉分析软件的分析处理过程包括以下步骤：
步骤A1，学习记录保护目标的图像，用于记录保护目标区域的背景图像，排除临时遮挡目标的图像，通过记录多帧图像数据的平均值实现；
步骤A2，采集一次新的一帧图像，进入目标保护计算；
步骤A3，运动图像检测，通过比较最新5帧图像，确定图像运动的部分，逐个像素比较邻近5帧的灰度最大值和最小值，若两个值差超过所设定的阈值，则判断为运动图像像素；
步骤A4，运动图像标定，将步骤A3输出的结果，进行合并，排查运动像素区域内的小块非运动像素，和非运动像素区域内小块运动像素，得到连成片的运动像素块；
步骤A5，报警判断，根据步骤A4标定的结果，若运动像素块占保护目标区域面积的80％以上，则认为存在目标被故意遮挡或者发生移动的可能，输出报警提示信息，步骤A7；
步骤A6，若保护目标区域运动像素面积小于80％，则检测非运动区域，通过与步骤A1保存的图像比较，若发生改变的面积大于所设的阈值，输出报警信息，步骤A7；若发生改变的面积小于所设的阈值；返回步骤A2；循环进行上述步骤。
2.如权利要求1所述的智能网络摄像机，其特征在于：所述的DSP处理器采用实时操作系统RTOS。
3.如权利要求1所述的智能网络摄像机，其特征在于：所述的视频输入接口外接视频输入设备，视频输入设备采用摄像机。
4.如权利要求1所述的智能网络摄像机，其特征在于：所述的视频输出接口外接视频输出设备，视频输出设备采用电视机、监视器。
5.如权利要求1所述的智能网络摄像机，其特征在于：所述的音频输入接口外接音频输入设备，音频输入设备采用麦克风。
6.如权利要求1所述的智能网络摄像机，其特征在于：所述的音频输出接口外接音频输出设备，音频输出设备采用扬声器。
7.如权利要求1所述的智能网络摄像机，其特征在于：所述的DSP处理器通过以太网控制芯片的MII接口与网络交换芯片相连后接入局域网或公用网络。
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