CN101325694B - 结合无线射频识别技术的智能视频监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种结合无线射频技术的智能视频监控系统及其方法。系统由数据采集单元、存储单元、控制单元和应用单元组成。方法包括：根据监控现场需要在监控现场安装数据采集单元，使被监控对象携带具有唯一标识编码的电子标签，将电子标签分发情况、描述监控现场内物体运动规则的概率文法以及现场各种其他信息等记录在存储单元中，数据采集单元不间断的捕获视频信息和电子标签信息，并通过网络不断向上传输至应用单元来实现对被监控对象的监控。本发明有效缩短对含特定对象的视频流检索所需时间，集成无线射频识别高速批量识别物体的优势，便于实现高密度情况下对监控对象的跟踪和监控，提高系统智能化，适用于网络应用、便捷的智能监控系统。

Description

结合无线射频识别技术的智能视频监控系统及其方法

技术领域

本发明属于计算机应用领域，具体的说涉及一种结合了无线射频识别技术(RFID技术)的、适用于网络应用的、便捷的、尤其适用于监控对象高密集情况下的智能视频监控系统及其方法。

背景技术

现代社会人口密集、高度复杂，突发和异常事件不断增多，安全问题已经引起了从民间到政府的重视。对敏感场合进行视频监控成为了提高安全的重要手段，其迎合了现在的社会要求，有着广阔的市场前景。

从历史发展来看，监控技术大致可分人力现场监控、人力视频监控和智能视觉监控为三个阶段。人力现场监控，即安排专人在现场对场景监控。人力视频监控，即用摄像机对场景拍摄，视频信号被采集到中央控制部门并被显示到监视器上，由人对视频图像进行分析，得出恰当的判断。但是由于人工的不足，单纯依赖人力越来越难以胜任分析和理解采集到的数量惊人的视频数据。因此，新一代的监控技术——智能视觉监控技术受到了世界各国的重视。这种技术和以往的监控技术有本质的区别，它主要是采用计算机视觉的方法，在几乎不需要人为干预的情况下，通过对摄像机拍录的图像序列进行自动分析实现对动态场景中监控对象的目标定位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断监控对象的行为，从而做到既能完成日常管理又能在异常情况发生的时候及时做出反应。

然而，智能视觉监控所使用的模式识别方法不能满足复杂场合的应用，在某些特定环境将失去作用。如当监控对象密集时，使用模式识别的方法已经不能起到对特定监控对象识别而实现实时监控的作用。单纯依赖模式识别的智能监控方法不能满足现在智能监控在对监控对象进行定位、行迹跟踪和复现、数量统计、运动速度估算、运动趋势估计、流量疏导等方面的需求和减少智能视频监控系统所需要处理的视频数据量的要求。而整合了无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)的智能监控方法将一定程度的解决这个难题。

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种自动识别技术，它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别目的。典型的RFID系统由RFID读写器、电子标签和后台管理系统三部分组成。其可以实现对电子标签的快速读写，具有体积小、形状多样、使用寿命长、可重复使用、抗污染能力和耐久性强、数据记忆容量大、能穿透非导电性材料等特点。拥有多种使用频率，分别作用于不同距离。在同一频率通过改变发射功率可以达到改变读取距离的效果，同时可以利用天线的不同结构和方向来实现读取方向的变化。RFID技术在使用时具有通过无线方式、不易被觉察、识别距离可变且比较远、对人体侵犯小、能够批量读取、可以通过RFID技术进行定位，适用于多种不同场合等优点。

将RFID技术应用到视觉监控中来，形成一种新型的结合无线射频识别技术的智能监控系统。系统中RFID读写器与监控用的摄像机作用区域重叠、对应；将RFID读写器获取的监控对象所携带的电子标签的编号、获取到编号的时间、读取到这些编号的RFID读写器、以及与此RFID读写器对应的摄像机等信息进行关联存储和应用；综合电子标签的编号、标签的数量、读取到标签的时间等信息对监控对象的行动特性进行判定，尤其将电子标签作为监控视频数据的时间标签，还可以有效缩短对含特定对象的视频流进行检索所需要的时间。其有效的解决了当前仅依赖视觉处理难以完成的部分智能监控任务。特别的，复杂的天气、密集的监控环境对RFID的影响远小于对单纯视觉监控的影响，将RFID技术应用到视觉监控中来，起到了在监控系统中既能发挥视觉信号的优势，又能充分利用RFID系统对复杂天气情况的鲁棒性，弥补了单纯依赖视频处理的不足，提高了系统的智能化，该系统符合监控系统的发展趋势，具有很强的实际应用价值。

发明内容

为解决智能视觉监控中处理数据量大、在监控对象密集程度较高时不能很好的对特定监控对象实行定位、跟踪、测速和数量统计等难题，本发明提出一种结合无线射频识别技术(RFID)的智能视频监控系统及方法。

为了解决现有技术的问题，本发明第一方面，提供结合无线射频识别技术的智能视频监控系统，其技术方案如下：

由数据采集单元、控制单元、存储单元和应用单元四部分组成，其中，

数据采集单元负责采集监控现场的视频信息和电子标签信息；

控制单元负责从应用单元接收命令，控制数据采集单元和存储单元并向应用单元返回控制结果；

存储单元负责存储监控现场在设定时间段内的监控信息，以及对监控现场描述的先验知识；

应用单元是监控系统和使用者的交互平台，其根据使用者需要显示当前或特定时间的监控信息，接收使用者给出的命令，通过命令传递或数据处理使监控系统完成命令，并显示现场监控视频状况、监控系统智能分析推断的结果；

所述数据采集单元由摄像机、RFID天线和RFID读写器三部分组成，摄像机，用于获取监控现场的视频信息；

RFID天线和RFID读写器相连接，完成对监控范围内电子标签信息采集的硬件准备。

所述控制单元由摄像机控制器和RFID读写器控制器两部分组成，其中：

摄像机控制器与数据采集单元中的摄像机相连，对摄像机进行控制，接受摄像机返回的状态信息，并对摄像机视频信息进行滤波、压缩加密处理；

RFID读写器控制器与数据采集单元中的RFID读写器相连，控制RFID读写器，接收RFID读写器向其返回的状态信息，并对RFID天线和RFID读写器获取的电子标签信息进行处理；

所述存储单元由RFID数据存储器、视频数据存储器、系统先验知识存储器三部分组成，其中：

RFID数据存储器与控制单元中的RFID读写器控制器相连，存储系统获得的RFID监控数据；其中RFID监控数据包括：通过RFID天线和RFID读写器获取的监控对象携带的电子标签ID、读取到电子标签的时间T、读取到此电子标签的RFID天线和RFID读写器编号；

视频数据存储器负责存储一定时间段内的现场监控视频信息。

所述的应用单元由实时使用终端和事后再监控使用终端两部分组成，其中，

实时使用终端与控制单元的摄像机控制器、RFID读写器控制器和存储单元中的系统先验知识存储器三部分相连，其接受操作者的命令，通过摄像机控制器和RFID读写器控制器完成对数据采集单元中摄像机和RFID读写器的控制，同时接收摄像机控制器和RFID读写器控制器传来的现场数据，结合系统先验知识存储器中的先验知识，实时显示监控现场的监控情况，判定监控对象的运动特性；

事后再监控使用终端与存储单元中的RFID信息存储器、视频数据存储器、系统先验知识存储器三部分相连接，事后再监控使用终端通过从这三个存储器中获取的数据再现目标监控对象在监控现场的监控视频并确定其在监控现场的运动特性。

为了解决现有技术的问题，本发明第二方面，提供结合无线射频识别(RFID)技术的智能视频监控方法，其技术方案如下：

根据监控现场的需要在监控现场安装数据采集单元；

使被监控对象携带具有唯一标识编码的电子标签，将监控系统先验知识存储到系统先验知识存储器；

数据采集单元不间断的捕获视频信息并不断通过网络向上传输，至应用单元来实现对监控对象的实时监控和事后再监控。

所述数据采集单元安装包括：

安装摄像机，同时在监控区域架设安装RFID天线和RFID读写器，将具有相同或者相近作用区域的摄像机和RFID读写器关联，使关联后的每组摄像机和RFID读写器的时钟同步、作用区域重叠，形成一组数据采集单元。

所述存储到系统先验知识存储器中的先验知识包括：

在存储单元中的系统先验知识存储器中存储数据采集单元中的摄像机、RFID天线和RFID读写器的对应关系，存储各组数据采集单元的位置信息，存储描述监控现场内物体运动规则的概率文法，存储电子标签的分发情况和监控环境的抽象三维坐标表示。

所述监控方法中的实时监控具体是指：

RFID读写器控制器控制RFID读写器不间断获取监控现场的监控对象所持有的电子标签ID；在增加了读取时间、读取到此电子标签的RFID天线和RFID读写器编号后上传至实时使用终端和RFID数据存储器；

摄像机控制器控制摄像机不间断获取监控现场的视频数据，经过处理后上传至实时使用终端和视频存储器；

实时使用终端利用RFID天线和RFID读写器获取的监控数据和摄像机获取的视频数据，结合从系统先验知识存储器中获得的先验知识，经过概率文法判别和数量计算获取监控对象的运动特性，使用贝叶斯判定方法判定响应策略，为用户给出提示和调整监控系统监控重点。

所述智能视频监控方法中的事后再监控包括：

事后再监控使用终端从RFID数据存储器中的RFID监控数据；

事后再监控使用终端再从系统先验知识存储器中获得系统先验知识；

事后再监控使用终端根据目标监控对象经过RFID读写器时的时间T，前后扩展一段时间ΔT；结合先验知识，通过读取到电子标签的RFID读写器的编号检索获得与之关联的摄像机。再从视频数据存储器中检索该摄像机拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的视频内容；

依靠获得RFID监控数据、先验知识和监控视频数据三部分数据，通过计算分析获得此时间段内使用者感兴趣的监控对象的行为特性。

本发明面向网络应用，对数据进行分布式存储，便于远距离监控，系统具有良好的可扩展性。在监控方法上，将无线射频识别技术引入到视频监控中来，有效的解决了智能监控系统中处理数据量大、受天气情况影响严重和监控对象过多时效果不好的问题。将电子标签的ID号和视频监控数据相联系，通过检索电子标签ID号寻找有效的视频段，有效的减少了对视频数据的搜索量和处理量；利用RFID非接触、快速批量读取和受天气影响较少的优势，本发明提出的监控方法尤其适用于大批量监控对象出现的场合，并对复杂的环境情况有着较强的适应性；同时本方法中先建立监控系统先验知识库，在监控过程中应用利用RFID监控数据和先验知识能够对监控对象的行为特性进行有效的分析和预测，有着良好的实际使用价值。

附图说明：

结合说明书附图对系统有一个更加清楚的整体认识：

图1是结合无线射频识别技术的智能视频监控系统的结构框图

图2是结合无线射频识别技术的智能视频监控系统实施实例示意图

图3是结合无线射频识别技术的智能视频监控系统实时监控方法流程图

图4是结合无线射频识别技术的智能视频监控系统事后再监控方法流程图

图5是监控现场内假设的一个十字路口的示意图

具体实施方式：

下面结合图1、图2系统对本发明如何工作做出说明。应该指出的是，所描述的过程仅仅是说明本发明在某一个应用中的使用情况，是为了更加清楚的认识和了解本发明，而不是对本发明的限制。

(1)系统组成

本发明由数据采集单元1、控制单元2、存储单元3和应用单元4四部分组成。其中，数据采集单元1负责采集监控现场的视频信息和电子标签信息；控制单元2具体负责从应用单元4接收命令，控制数据采集单元1并向应用单元4返回控制结果；存储单元3负责存储监控现场在设定时间段内的监控信息(视频信息和电子标签信息等)，以及对监控现场描述的先验知识；应用单元4作用在于作为系统和使用者的交互设备，根据使用者需要显示当前或特定时间的监控情况，接收使用者给出的命令通过命令传递或数据处理使整个系统完成命令，并显示现场监控视频状况、监控系统智能分析推断的结果。

图1是结合无线射频识别技术的智能视频监控系统的结构框图其中：

数据采集单元1，由摄像机11、RFID天线12和RFID读写器13三部分组成主要作用在于完成对监控现场的监控数据的采集，这包括摄像机采集的视频信息、RFID天线和RFID读写器采集的电子标签信息等。

控制单元2，分为摄像机控制器21和读写器控制器22两部分，主要作用在于接收应用单元4传来的使用者命令，完成对数据采集单元1的控制，并把控制结果反馈到应用单元4；同时完成对数据采集单元1采集的数据的初步加工并发送给数据存储单元3和应用单元4。

数据存储单元3，由RFID数据存储器31、视频数据存储器32、系统先验知识存储器33三部分组成，主要作用在于存储监控现场的监控数据和现场先验知识。监控数据主要包括通过摄像机获取的视频数据、RFID监控数据；先验知识包括在数据采集单元中的摄像机、RFID天线和RFID读写器的对应关系，各组采集单元的位置信息，描述监控现场内物体运动规则的概率文法，电子标签的分发情和监控环境的抽象三维坐标表示。

应用单元4，作为系统和使用者的交互单元分为实时使用终端41和事后再监控使用终端42。实时使用终端41从控制单元2直接获得监控数据，实时显示监控现场的情况，通过RFID监控数据并结合从系统先验知识存储器33中获得的先验知识，可以实现预测大批量监控对象的行动路线、对监控对象进行数量统计、对监控对象行动进行预测等功能；事后再监控使用终端42从数据存储器3中调用数据实现对特定对象的视频回放，并通过模式识别的方法在视频流中检验出此对象，融合RFID监控数据和先验知识可以重现此对象的行动特性。

图2是结合无线射频识别技术的智能视频监控系统实施实例示意图，其中：

摄像机11，其主要作用在于获取监控现场的视频信息。

RFID天线12和RFID读写器13，其主要作用在于二者共同组成RFID前端系统获取监控对象所携带的电子标签信息。

摄像机控制器21，其主要作用在于接收应用单元4传来的控制命令对摄像机云台和镜头等进行控制；同时将摄像机11获取的视频信息进行格式转换和压缩等，并将视频数据发送给视频数据存储器32和实时使用终端41

读写器控制器22，其主要作用在于接收应用单元4传来的控制命令完成对RFID读写器13的控制，并对获取的电子标签ID附加上读取到此电子标签的RFID天线12和RFID读写器13编号、读取到的时间等信息，加密后发送给实时使用终端41和RFID数据存储器31。

RFID数据存储器31，其主要作用是存储RFID监控数据。其中包括：通过RFID天线(12)和RFID读写器(13)获取的监控对象携带的电子标签ID、读取到电子标签的时间T、读取到此电子标签的RFID天线(12)和RFID读写器(13)编号；

视频数据存储器32，其主要作用在于存储一定时间段内的监控视频数据。

系统先验知识存储器33，其主要作用在于存储监控现场的先验数据，如各RFID天线12和RFID读写器13的位置和逻辑关系、RFID读写器13与摄像机11之间的关联关系、监控对象与其所携带的电子标签的ID等信息。

实时使用终端41，其主要作用在于作为系统和使用者的交互设备，从摄像机控制器21中直接获取现场监控数据显示给使用者；依靠从读写器控制器22获得的现场实时RFID监控数据和来自于系统先验知识存储器33中的数据完成的对(批量)特定监控对象在路径预测、数量统计和推荐采用何种解决方案等方面进行智能分析，并显示结果，为使用者提供决策参考。

事后再监控使用终端42，其主要作用在于在事后调用存储的数据对特定目标进行行为视频重现、识别和运动特性的分析。

(2)系统间的关联

在本系统中，摄像机控制器21和摄像机11相连接，对摄像机11进行控制，接受摄像机11返回的状态信息，并对摄像机11视频信息进行处理；视频数据存储器32和摄像机控制器21相连，接收、存储经过摄像机控制器21处理过的监控视频数据，并存储一定长时间的视频数据；RFID天线12和RFID读写器13相连接，完成对监控范围内电子标签信息采集的硬件准备；RFID读写器13和读写器控制器21相连接，接受RFID读写器控制器22的控制，并向RFID读写器控制器22返回状态信息；RFID数据存储器31和RFID读写器控制器22相连，接收、存储RFID监控信息；实时使用终端和摄像机控制器21、RFID读写器控制器22、系统先验知识存储器33等三部分相连，实时使用终端41作为系统和人的交互设备，接收使用者的操作命令通过摄像机控制器21和RFID读写器控制器22完成对摄像机11和RFID读写器13的控制，同时接收摄像机控制器21和RFID读写器控制器22传来的现场数据，结合系统先验知识存储器33中的先验知识，实时显示监控现场的监控情况，分析监控对象运动特性、推荐该采用的解决方案等。事后再监控使用终端42与视频数据存储器2、RFID数据存储器31、系统先验知识存储器33等三部分相连接，它通过从这三个存储器中获取的数据再现目标监控对象在监控现场的监控视频并确定其在监控现场的运动特性。

(3)系统的创新点

如前所述的结合RFID技术的智能视频监控系统，进入监控区域的监控对象均以具有唯一编码的电子标签作为身份识别标记。

如前所述的结合RFID技术的智能视频监控系统，将具有相同或者相近作用区域的摄像机11和RFID读写器13关联，使关联后的每组摄像机11和RFID读写器13的时钟同步、作用区域重叠。

如前所述的结合RFID技术的智能视频监控系统，系统先验知识存储器33中存储的数据至少包括摄像机11和RFID读写器13的关联关系、各监控对象所携带的电子标签ID和RFID读写器13(天线)的位置以及各自相对关系和描述监控区域内物体移动规则的概率文法等；视频数据存储器32中至少存储各个摄像机监控的视频数据；RFID数据存储器31中至少存储读取到的监控对象所携带的电子标签ID、读取到电子标签信息的RFID读写器13、读取到的时间等信息。

如前所述的描述监控区域内物体移动规律的概率文法具体是指：根据监控现场的具体地理环境，对某时间、处于某地点、一定数量的监控对象可能的运动方向或者运动情况进行描述的产生式文法。通常监控对象将有超过一种以上的方向选择，但是其对不同选择具有不同的倾向性，根据实际的统计情况给每条文法赋予一定的概率。

下面给出此概率文法的一个例子，需要说明的是本例子仅是为了进行说明，而实际实施过程中需要进一步修改和完善。参照附图中图5所示。图5是监控现场内假设的一个十字路口的示意图。假设监控物体现在处于A，由A经过Center只能去往B、C、D。根据实际情况统计分析，知道监控对象由A到B的概率是0.4，去C的概率是0.3，去D的概率是0.25，不动的概率是0.05。则我们获得A处的物体运动规律的概率文法：

$\begin{array}{cc}A\stackrel{0.4}{\→}\mathrm{Center}& B;\end{array}$ $\begin{array}{cc}A\stackrel{0.3}{\→}\mathrm{Center}& C\end{array}$

$\begin{array}{cc}A\stackrel{0.25}{\→}\mathrm{Center}& D;\end{array}$ $A\stackrel{0.05}{\→}\mathrm{\ξ}$

其中A、B、C、D和Center表示地点方位，ξ表示没有。此文法可以经过对A、B等属性进行扩充的方法让文法获得更多描述能力，使系统具备更多的知识。

如前所述的结合RFID技术的智能视频监控系统，系统功能至少包括实时监控和事后再监控两种类型。

其中，实时监控的监控目标是监控对象的行动特性，至少包括目标物体在监控区域内的位置、行动路线、速度、数量、在某个位置停留的时间等特征。

事后再监控使用终端根据目标物体经过RFID读写器13时的时间T，前后扩展一段时间ΔT；结合先验知识，通过读取到电子标签的RFID读写器13的编号检索获得与之关联的摄像机11。再从视频数据存储器32中检索该摄像机拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的视频数据；

(4)实现智能监控的方法和流程

①智能监控包含的两种方法

根据监控的需要在监控环境中布置完毕监控设备后，首先对监控环境进行数字化描述，并将其作为监控系统的先验知识存储到系统先验知识存储器33中。先验知识包括：(1)对进入监控范围的监控对象分发具有唯一标识符(ID)的电子标签，并对分发情况；(2)监控系统内各个摄像机11、RFID读写器13位置信息以及摄像机11和RFID读写器13的对应关系；(3)描述监控现场内物体运动规则的概率文法，(4)监控环境的抽象三维坐标表示等。

一、实时监控情况

实时监控时系统可以对监控对象实现行动特性的统计和预测，并根据需要实时对视频数据进行处理，根据计算分析结果反馈于整个系统的调控，使系统处于最优监控状态；在有异常现象特定监控现象出现时，为用户给出提示。

监控对象的行动特性是指监控对象在监控区域内的位置、行动路线、速度、数量、在某个位置停留的时间等特征。

如图3结合无线射频识别技术的智能视频监控系统实时监控方法流程图所示：

系统在工作时，摄像机控制器21接受来自用户给出的命令对摄像机11进行控制，摄像机11不间断获取监控现场的视频监控数据，数据经摄像机控制器21初步处理后由其发送到实时使用监控终端41和视频数据存储器32；

RFID读写器控制器22接受来自用户的控制命令对RFID读写器13进行控制，RFID天线12和RFID读写器13共同作用实时检测监控对象所携带的电子标签并将检测到的电子标签ID上传到RFID读写器控制器22，RFID读写器控制器22为电子标签ID号增加读取到标签的时间、读取到标签的RFID读写器13和RFID天线12编号等附加信息后形成RFID监控数据，RFID监控数据由RFID读写器控制器发送到实时使用终端41和RFID数据存储器31；

实时使用终端41利用RFID天线12和RFID读写器13获取的监控数据和摄像机11获取的视频数据，结合从系统先验知识存储器33中获得的先验知识，经过概率文法判别和数量计算获取监控对象的运动特性，使用贝叶斯判定方法判定响应策略，为用户给出提示和调整监控系统监控重点。如，通过一个或多个特定电子标签被RFID天线12和RFID读写器13读取到的时间和读取到此标签的RFID读写器13位置，依靠各RFID读写器13之间在监控现场的相对逻辑关系，可以得到携带此标签的监控对象的速度、位置、在某位置监控对象的数量，还可以推测出监控对象的运动趋势等；通过对视频数据的分析可以对特定目标通过模式识别的手段进行更进一步的定位。根据运算分析获得的结果可以控制摄像机11和RFID读写器13，对监控对象进行连续跟踪，监控。

二、事后再监控

事后再监控是指使用者通过存储单元3中存储的数据对特定时间段或者特定监控对象进行分析监控。

如图4结合无线射频识别技术的智能视频监控系统事后再监控方法流程图所示：

事后再监控方法分为对特定时间段的监控和对特定目标或目标群的监控两种情况。

对特定时间段再监控时，事后再监控使用终端42通过RFID数据存储器31获取此时间段内系统监控到的所有电子标签ID，同时检索出相应的关联数据信息，如读取到此标签的时间T、读取到电子标签的RFID读写器R等。事后再监控使用终端42再从系统先验知识存储器33中获得RFID读写器R相关联的摄像机C以及各个RFID读写器之间的相对位置关系等先验知识。同时，根据读取到的标签的时间T，前后扩展一段时间ΔT，从视频数据存储器32中检索摄像机C拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的数据。综合以上获得RFID相关数据、先验知识、监控视频数据，通过计算分析可以获得此时间段内的监控对象的行为特性等使用者感兴趣的信息。

在对特定目标或目标群进行监控时，事后再监控使用终端42首先从系统先验知识存储器33中获得目标监控对象的注册信息，尤其是所持有的电子标签的ID。通过检索到的电子标签ID，从RFID数据存储器31中获得这些ID的相关记录，从系统先验知识存储器33中获取先验知识，利用系统先验知识存储器33中获得RFID读写器R相关联的摄像机C以及各个RFID读写器之间的相对位置关系等先验知识。同时，根据读取到的标签的时间T，前后扩展一段时间ΔT，从视频数据存储器32中检索摄像机C拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的视频监控数据。最后，综合这三方面的数据计算分析可以获得这些监控对象的行为特性，在知道目标监控对象的某些特征时，可以通过模式识别等方法处理视频数据，对目标监控对象进行进一步确认。

②智能监控的实现流程

1、根据监控现场的需要安装合适数量和质量的摄像机11，同时在关键区域架设安装RFID天线12和RFID读写器13；

2、要求进入监控区域的被监控对象(人或是物)都各自携带具有唯一标识编码的电子标签，将电子标签的分发情况记录在系统先验知识存储器33中；

3、在监控现场布置好之后，形成RFID读写器13的位置图和地理逻辑图，以及摄像机11与RFID读写器13、RDID天线12之间的对应关系等系统先验知识，存储到系统先验知识存储器33中，即标定各个RFID读写器13和RFID天线12在监控现场的位置；

4、在监控区域摄像机11不间断的捕获视频信息并不断通过网络向上传输，至实时监控使用终端41和视频数据存储器32；

5、当有监控对象进入RFID读写器13有效读取距离时，RFID读写器13读取电子标签数据，向上发送电子标签数据至读写器控制器22，读写器控制器22向标签数据中追加获取到标签数据的时间和获得到标签数据的RFID读写器13的编号，并向上传送数据至RFID数据存储器31和实时监控使用终端41，来实现对被监控对象的监控；

6、系统监控对现场进行监控。可以分为两种情况，一种是实时监控；另外一种是事后再监控。

总的来说，系统面向网络应用，对数据采用分布式存储结构，在视频监控中引入RFID技术，使用电子标签数据作为视频数据的有效时间标签，对实现视频监控的智能化有很大帮助，减少了无效的视频处理，提高了视频监控的效率。同时充分利用RFID技术批量、高速和非接触识别读取的特性，尤其适用于对大批量监控对象的定位、跟踪，对监控对象的行为特性分析等。能有效的解决单纯依靠摄像机的视频监控系统在监控对象密度过大时出现效果不理想的问题，具有很高的实际应用价值。

(5)参考实例

本参考实例仅仅给出了本系统应用的一个场景，并不说明本发明系统和方法仅适合于参考实例中的场景。

参考实例以体育场观众导引及人员监控为背景，对本系统的组成进行简要的说明。在体育馆监控过程中，使用RFID标签形式的新式门票，作为监控的数据采集源。其中，

①数据采集单元1：针对体育场大规模人群的特点，RFID采集设备使用北京维深公司出产的915MHzRFID读写器R9100，可以完成多电子标签ID批量读取，且通过适当改变外接RFID天线12形式可以控制其读写距离；摄像机11采用常见的CCD监控摄像头。

②控制单元2：RFID读写器控制器22由支持多串口工控机充当，完成对RFID读写器13数据采集、工作与否的控制和数据的处理。主板可以采用华北工控生产的低功耗P3级6串口嵌入式主板。摄像机控制器23使用GL6004系列4路网络视频服务器，通过串口实现对摄像机11的控制和视频数据的压缩传输。

③数据存储单元3：使用普通服务器充当系统先验知识存储器33，进行数据服务和推理运算等服务，可以使用Oracle 9i/10g完成数据服务。主要记录门票(电子标签)分发情况、RFID读写器13和摄像机11分布位置图、体育场结构情况和监控对象运动规则概率文法描述。视频数据存储器32采用具有高速存储功能的数据服务器充当，完成对视频数据的存储。RFID数据存储器31功能由RFID读写器控制器22外接高速硬盘实现，记录RFID数据读取到的时间、数量等信息。

④应用单元4：使用普通PC机和CRT显示器阵列。通过实时视频图像分析，结合RFID天线12和RFID读写器13采集的RFID数据和系统先验知识存储器33中的先验知识，形成以电子标签ID为索引的监控对象“ID、多少、何时、何地”的语义知识表示；结合系统先验知识存储器32中的“描述监控现场物体运动趋势的概率文法”使用概率文法判别方式获取监控对象的运动趋势；最后，综合体育馆通道容量、监控对象数量和运动趋势等信息和知识，采用贝叶斯判定方法选择体育馆管理的应对措施。以此方便完成对整个体育场人流的管理，保证畅通和人员安全。也可以使用事后再监控方法，依照如前所说的“ID、多少、何时、何地”的电子标签语义信息抓取相关联视频数据存储器32中视频信息，完成对持贵宾门票(电子标签)的观众在特定时间、地点视频监控信息的再分析等功能。

⑤系统基于100M/1Gbps的令牌环结构局域网构建，保证网络带宽足以让系统稳定运行，同时便于接入Internet实现综合整体监控。

Claims (6)

1.一种结合无线射频识别技术的智能视频监控系统，其特征在于：由数据采集单元(1)、控制单元(2)、存储单元(3)和应用单元(4)四部分组成，其中，

数据采集单元(1)负责采集监控现场的视频信息和电子标签信息；

控制单元(2)负责从应用单元(4)接收命令，控制数据采集单元(1)和存储单元(3)并向应用单元(4)返回控制结果；

存储单元(3)负责存储监控现场在设定时间段内的监控信息，以及描述监控现场的先验知识；

应用单元(4)是监控系统和使用者的交互平台，由实时使用终端(41)和事后再监控使用终端(42)两部分组成，其中，

实时使用终端(41)与控制单元(2)中的摄像机控制器(21)、RFID读写器控制器(22)和存储单元(3)中的系统先验知识存储器(33)三部分相连，其接受操作者的命令，通过摄像机控制器(21)和RFID读写器控制器(22)完成对数据采集单元(1)中摄像机(11)和RFID读写器(13)的控制，同时接收摄像机控制器(21)和RFID读写器控制器(22)传来的现场数据，结合系统先验知识存储器(33)中的先验知识，实时显示监控现场的监控情况，判定监控对象的运动特性；

事后再监控使用终端(42)与存储单元(3)中的RFID数据存储器(31)、视频数据存储器(32)、系统先验知识存储器(33)三部分相连接，事后再监控使用终端(42)首先从系统先验知识存储器(33)中获得目标监控对象的注册信息，尤其是所持有的电子标签的ID，从RFID数据存储器(31)中获得这些电子标签ID的相关记录，从系统先验知识存储器(33)中获取先验知识，同时，根据读取到的标签的时间T，前后扩展一段时间ΔT，从视频数据存储器(32)中检索摄像机拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的视频监控数据，通过从这三个存储器中获取的数据再现目标监控对象在监控现场的监控视频并确定其在监控现场的运动特性。

2.如权利要求1所述的智能视频监控系统，其特征在于：所述数据采集单元(1)由摄像机(11)、RFID天线(12)和RFID读写器(13)三部分组成，其中：

摄像机(11)，用于获取监控现场的视频信息；

RFID天线(12)和RFID读写器(13)相连接，完成对监控范围内电子标签信息采集的硬件准备。

3.如权利要求1所述的智能视频监控系统，其特征在于：所述控制单元(2)由摄像机控制器(21)和RFID读写器控制器(22)两部分组成，其中：

摄像机控制器(21)与数据采集单元(1)中的摄像机(11)相连，对摄像机(11)进行控制，接受摄像机(11)返回的状态信息，并对摄像机(11)视频信息进行滤波、压缩加密处理；

RFID读写器控制器(22)与数据采集单元(1)中的RFID读写器(13)相连，控制RFID读写器(13)，接收RFID读写器(13)向其返回的状态信息，并对RFID天线(12)和RFID读写器(13)获取的信息进行处理。

4.如权利要求1所述的智能视频监控系统，其特征在于：所述存储单元(3)由RFID数据存储器(31)、视频数据存储器(32)、系统先验知识存储器(33)三部分组成，其中：

RFID数据存储器(31)与控制单元(2)中的RFID读写器控制器(22)相连，存储系统获得的RFID监控数据；其中RFID监控数据包括：通过RFID天线(12)和RFID读写器(13)获取的监控对象携带的电子标签ID、读取到电子标签的时间T、读取到此电子标签的RFID天线(12)和RFID读写器(13)编号；

视频数据存储器(32)负责存储一定时间段内的现场监控视频信息；

系统先验知识存储器(33)主要存储描述监控现场状况的先验知识。

5.一种结合无线射频识别技术的智能视频监控方法，其特征在于，包含以下步骤：

根据监控现场的需要在监控现场安装数据采集单元；

使被监控对象携带具有唯一标识编码的电子标签，将监控现场先验知识存储到系统先验知识存储器；

系统在工作时，摄像机控制器接受来自用户给出的命令对摄像机进行控制，摄像机不间断获取监控现场的视频监控数据；

RFID读写器控制器接受来自用户的控制命令对RFID读写器进行控制，RFID天线和RFID读写器共同作用实时检测监控对象所携带的电子标签并将检测到的电子标签上传到RFID读写器控制器，RFID读写器控制器为电子标签ID号增加读取到标签的时间、读取到标签的RFID读写器和RFID天线编号的附加信息后形成RFID监控数据；

在对特定时间段再监控时，事后再监控使用终端通过RFID数据存储器获取此时间段内系统监控到的所有电子标签ID，同时检索出相应的关联数据信息，再从系统先验知识存储器中获得先验知识包括：在数据采集单元中的摄像机、RFID天线和RFID读写器的对应关系，各组数据采集单元的位置信息，描述监控现场内物体运动规则的概率文法，电子标签的分发情况和监控环境的抽象三维坐标表示；同时，根据读取到的标签的时间T，前后扩展一段时间ΔT，从视频数据存储器中检索摄像机拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的数据；

在对特定目标或目标群进行监控时，事后再监控使用终端首先从系统先验知识存储器中获得目标监控对象所持有的电子标签的ID，利用系统先验知识存储器获得先验知识包括：在数据采集单元中的摄像机、RFID天线和RFID读写器的对应关系，各组数据采集单元的位置信息，描述监控现场内物体运动规则的概率文法，电子标签的分发情况和监控环境的抽象三维坐标表示；同时，根据读取到的标签的时间T，前后扩展一段时间ΔT，从视频数据存储器中检索摄像机拍摄时间(T-ΔT～T+ΔT)内的视频监控数据，最后，综合这三方面的数据计算分析获得监控对象的行为特性。

6.如权利要求5所述的智能视频监控方法，其特征在于：

所述数据采集单元安装包括：

安装摄像机，同时在监控区域架设安装RFID天线和RFID读写器，将具有相同或者相近作用区域的摄像机和RFID读写器关联，使关联后的每组摄像机和RFID读写器的时钟同步、作用区域重叠，形成一组数据采集单元。

Images