CN101710977A - 一种远程报警视频监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种远程报警视频监控方法，所述的系统包括：至少一图像采集装置设置于监控场所，进行实时图像采集，其与一图像采集卡相连接；所述的图像采集卡与所述的图像信息处理器相连接，将采集到的图像数据传输给一图像信息处理器；所述的图像信息处理器为具有图像数据处理功能的处理器，其为系统的控制中心，其与所述的无线发射装置相连接，在监控场所出现异常状况时，将报警信号经由无线发射装置发送出去，通过所述的无线通讯网络传输到至少一接收终端。
Description
本申请的母案为申请号为：200710145598.3名称为一种远程报警视频监控方法
技术领域
本发明涉及的是一种监控方法，特别涉及的是一种远程报警视频监控系统及监控方法。
背景技术
随着技术的进步，越来越多的科学技术应用在安全保卫工作中，其中对保护区域实行环境监控，一直是比较热门的方式，这方面的技术发展的也是比较快的，通常我们都是通过监控系统，对需监视现场进行长时间无间断的录像，同时系统要求监控人员必须一直监视屏幕，通过人为的判断，得出是否采取报警措施。随着安防需求及范围的不断提高，越来越多的应用领域对传统的视频监控提出了职能化的需求，但是让监控人员长期坚守众多台监视器也是一项非常繁重的任务，易造成视觉疲劳，出现失误情况，尤其是当监控点较多时，监控人员几乎无法做到完整全面的监控；
基于对现有无线通信技术的应用，中国专利公开号为CN1402517名称为可即时监控的保安系统，提出了一种方案，即采用多个监测装置，用来监测四周环境的变化；
采用一主机，用来处理所述保安系统的数据，并储存所述多个监测装置所监测到的四周环境变化的信息；采用一无线输入操作装置，用来供使用者开启及关闭该主机，并且提供使用者对所述主机进行参数设定的输入操作，且在异常状态发生时，所述主机传送所述保安系统现场的即时监测情形至该无线输入操作装置；
无线通信接口；其中，所述无线输入操作装置与所述主机两者之间，以及所述主机与所述多个监测装置之间均是利用所述无线通信接口来进行信息的传输。也就是通过无线发射装置实现对某些监控设备的远程控制，达到携带无线输入操作装置的使用者可以即时监控保安系统现场的状况，并且供使用者在远端修改、转换或切换保安系统。但是其并没有公开如何确定有异常情况发生的方法，同时由于储存信息对主机的存储能力也提出了很大的挑战
因此，鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作的产生。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种远程报警视频监控方法，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种远程报警视频监控方法，其包括的步骤为：
步骤a：系统初始化；
步骤b：图像采集装置实时的获得监控场所的图像数据，并由图像信息处理器对图像数据进行处理，抓取图像帧并灰度化；
步骤c：对相邻两帧的图像进行差分；
步骤d：对差分图像进行分割；
步骤e：对分割后的图像进行处理；
步骤f：判断是否有运动区域，如果有则执行下述步骤g，如果没有则执行上述步骤b；
步骤g：所述的图像信息处理器向无线发射装置发送相应的命令，将报警信号经由无线网络传输给至少一接收终端；
步骤h：对运动区域进行标识；
步骤i：计算运动区域内各点像素在x、y方向上的空间梯度，以及灰度对时间的变化率；
步骤j：计算运动区域内各点像素速度矢量；
步骤k：通过聚类方法提取目标区域；
步骤l：根据目标区域的总体速度，对目标进行跟踪，确定目标位置。
与现有技术比较本发明的有益效果在于，本发明可通过运动目标检测技术实现了自动报警功能，并将报警信号通过无线网络发送给相关的工作人员，同时自动启动录像功能，为后续的调查工作提供影像材料。本发明所具有的自动报警功能将监控人员从繁重、枯燥的工作中解脱出来，而且在出现可疑情况后自动启动录像存储的功能大大节约了存储设备等资源。
附图说明
图1为本发明远程报警视频监控系统的功能结构简图；
图2为本发明远程报警视频监控方法的实施例一的流程图；
图3为本发明远程报警视频监控方法的实施例二的流程图；
图4为本发明远程报警视频监控方法的实施例二、实施例三中分割后的图像进行处理的流程图；
图5为本发明远程报警视频监控方法的实施例三的流程图；
图6为本发明远程报警视频监控方法的实施例四的流程图；
图7为本发明远程报警视频监控方法实施例四中聚类方法提取目标区域第一种方法的流程图；
图8为本发明远程报警视频监控方法实施例四中聚类方法提取目标区域第二种方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明远程报警视频监控系统的功能结构简图，其包括：至少一图像采集装置1、图像采集卡2、图像信息处理器3、无线发射装置4、无线通用网络5以及至少一接收终端6，其中，所述的图像采集装置1可以是摄像机，其设置于监控场所，对监控场所的环境进行实时图像采集，所述的图像采集装置1与所述的图像采集卡2相连接，将模拟影像讯号转换为数字讯号；
所述的图像采集卡2与所述的图像信息处理器3相连接，用来将采集到的图像数据传输给所述图像信息处理器3，进行相应的处理；
所述的图像信息处理器3为具有图像数据处理功能的处理器，其为系统的控制中心，所述的图像信息处理器3可以为计算机或嵌入式系统，本具体实施方式以计算机作为实施例进行说明，其具有预先设置的内部处理程序，其与所述的无线发射装置4相连接，在监控场所出现异常状况时，将报警信号经由无线发射装置4发送出去，通过所述的无线通讯网络5传输到至少一接收终端6。其中，所述的无线发射装置4为GSM调制解调器或无线发射装置为CDMAX调制解调器，所述的无线通讯网络5为GPRS公用无线通讯网络或CDMA公用无线通讯网络，为了便于本领域普通技术人员能够更清楚的理解本技术方案，这里以GSM调制解调器和GPRS公用无线通讯网络组成的传输单元为例进行说明；所述的至少一接收终端6为手机、PDA或笔记本电脑其中之一或任意组合。
本发明的系统是对一固定静止状态下的环境进行监测，与一般的监控系统相区别的地方在于，通常意义下的监控系统需要对一个特定的环境进行监控的时候同时要进行录像，这对存储设备的容量就有一定的要求，事实上在存储的数据中大量数据都是无效的信息，所述的无效信息就是监控场所并没有发生异常情况下的图像数据资料，为了降低对存储设备存储能力的要求，本发明远程报警视频监控系统，还包括一录像存储设备7，其与所述的图像信息处理器3相连接，当所述的图像信息处理器3发现了在监控场所出现异常状况时，则将此时对由图象采集装置1采集到的图像数据进行存储，在需要取证的时候提取，其可以再次由计算机对存储的数据进行读取，这样录像存储设备7存储空间的利用效率就很高了。
请参阅图2所示，其为本发明远程报警视频监控方法的实施例一的流程图；正如上述所言，当所述的图像采集装置、图像采集卡将监控现场的图像资料传输至所述的图像信息处理器时，最重要的环节才开始发挥作用，即对图像数据进行处理，其包括的步骤如下：步骤a：系统初始化；
步骤b：通过图像采集装置1实时的获得监控场所的图像，并由图像信息处理器3对图像进行处理，抓取图像帧并灰度化；
步骤c：对相邻两帧的图像进行差分；
步骤d：对差分图像中的噪声进行建模；
步骤e：根据噪声模型二值化，区分背景和运动目标；
步骤f：判断是否有物体进入监控区，如果有则执行下述步骤g，如果没有则执行上述步骤b；
步骤g：所述的图像信息处理器3向无线发射装置4发送相应的命令，将报警信号经由无线网络传输5给至少一接收终端6，并启动一录像存储设备7，将此时采集到的图像数据存储到所述的录像存储设备7中，直到有工作人员关闭录像存储设备7为止。
需要强调的是，对于步骤a的系统初始化步骤，主要是对图像采集装置1采集的图像进行处理，而图像处理结果的好坏与采集图像的质量有着密切的联系，因此在监控系统工作之前必须将一些参数设定好，而本步骤主要完成系统的初始化工作，包括对图像采集装置1采集图像的分辨率、图像采集卡2视频端口的制式、亮度、对比度、色度、饱和度及每秒采集的帧数、检测区域的大小、对与GSM调制解调器进行通讯的MSComm控件等等的设置，为后续处理做准备。
通常图像采集装置1采集到的图像为模拟视频信号，因此为了能够应用图像信息处理器3对其进行处理，则必须将上述的模拟视频信号转化为数字信号，并将其存入图像信息处理器3的缓冲区。目前这种转化主要有两种方式：一是利用图像采集卡2附带的开发包；二是利用Microsoft公司提供的视频软件开发包，即Direct show或是VFW。这两种方式各有优缺点，第一种方式的优点是方便简单，而缺点则是系统对图像采集卡2的依赖性比较强。第二方式则与第一种方式相反，它的优点是系统对图像采集卡2的依赖性小，而缺点则是开发比较复杂。为了降低系统对硬件的依赖，本系统采用了第二种方式。
请参阅图3所示，其为本发明远程报警视频监控方法的实施例二的流程图；其是通过上述的远程报警视频监控系统实现的，其特征在于，其包括的步骤为：
步骤a：系统初始化；
步骤b：图像采集装置1实时的获得监控场所的图像数据，并由图像信息处理器3提取一张没有入侵目标的图像作为原始背景；
步骤c：运用帧差法对运动目标进行检测，将当前图像和前一帧的图像进行差分得到差分图像；
步骤d：对差分图像进行分割得到前景点；
步骤e：对分割后的图像进行处理；
步骤f：判断噪声滤除后的前景点区域是否满足入侵目标条件，如果满足则执行下述步骤h，如果没有则执行下述步骤g；
步骤g：运用背景减法对目标进行检测，如果有入侵目标则执行下述步骤h，否则执行上述步骤b；
步骤h：所述的图像信息处理器3向无线发射装置4发送相应的命令，将报警信号经由无线网络5传输给至少一接收终端6，并启动所述的录像存储设备7，将此时采集到的图像数据存储到所述的录像存储设备7中，直到有工作人员关闭录像存储设备7为止。
其中对于所述步骤e对分割后的图像进行处理，请参阅图4所示，其包括的步骤为：
步骤e1：对分割后的图像进行噪声滤除；
步骤e2：对差分图形进行二值化；
步骤e3：连通区域标记；
步骤e4：根据面积和长度去除不合理的区域。
请参阅图5所示，其为本发明远程报警视频监控方法的实施例三的流程图，其是通过上述的远程报警视频监控系统实现的，其特征在于，其包括的步骤为：
步骤a：系统初始化；
步骤b：图像采集装置1实时的获得监控场所的图像数据，并由图像信息处理器3对图像数据进行处理，抓取图像帧并灰度化；
步骤c：对相邻两帧的图像进行差分；
步骤d：对差分图像进行分割；
步骤e：对分割后的图像进行处理；
步骤f：判断是否有运动区域，如果有则执行下述步骤g，如果没有则执行上述步骤b；
步骤g：所述的图像信息处理器3向无线发射装置4发送相应的命令，将报警信号经由无线网络5传输给至少一接收终端6，并启动一录像存储设备7，将此时采集到的图像数据存储到所述的录像存储设备7中，直到有工作人员关闭录像存储设备7为止。
对于上述步骤f中提出的“运动区域”指入侵目标区域，而入侵目标主要针对人体，是否是入侵目标的条件是：
目标区域面积不能过小，过小的区域将被视为噪声。
长宽比合理，由于人体长度比有一定的范围，人体成像的长度比也有一定范围，长度比过大或过小的区域都将被视为非入侵目标区域。
其中对于步骤e对分割后的图像进行处理，也请参阅图4所示，其包括的步骤为：
步骤e1：对分割后的图像进行噪声滤除；
步骤e2：对差分图形进行二值化；
步骤e3：连通区域标记；
步骤e4：根据面积和长度去除不合理的区域。
请参阅图6所示，其为本发明远程报警视频监控方法的实施例四的流程图，其包括的步骤为：
步骤a：系统初始化；
步骤b：图像采集装置1实时的获得监控场所的图像数据，并由图像信息处理器3对图像进行处理，抓取图像帧并灰度化；
步骤c：对相邻两帧的图像进行差分；
步骤d：对差分图像进行分割；
步骤e：对分割后的图像进行处理；
步骤f：判断是否有运动区域，如果有则执行下述步骤g，如果没有则执行上述步骤b；
步骤g：所述的图像信息处理器3向无线发射装置4发送相应的命令，将报警信号经由无线网络5传输给至少一接收终端6，并启动一录像存储设备7，将此时采集到的图像数据存储到所述的录像存储设备7中，直到有工作人员关闭录像存储设备7为止。
步骤h：对运动区域进行标识；
步骤i：计算运动区域内各点像素在x、y方向上的空间梯度，以及灰度对时间的变化率；
步骤j：计算运动区域内各点像素速度矢量；
步骤k：通过聚类方法提取目标区域；
步骤l：根据目标区域的总体速度，对目标进行跟踪，确定目标位置。
对步骤j得到的像素速度矢量V(r，θ)(其中r表示速度大小，θ表示角度)，以及像素的空间坐标P(x，y)组成的特征向量F(r，θ，x，y)进行聚类，聚类结果是一个或若干个目标区域。其中称速度大于0(r＞0)的点称为特征点，聚类时只对特征点进行聚类。
其中对于所述的步骤k：通过聚类方法提取目标区域这一过程的实现，请参阅图7所示，其为实现所述步骤k的第一种方法，其包括的步骤为：
步骤k1：在图像中任选n个特征点作为初始目标区域中心；
步骤k2：将其它特征点划分到离之最近(向量距离最小)的区域中；
步骤k3：舍去特征点个数过少(＜Nmin)的区域；
步骤k4：重新计算各区域的中心；
步骤k5：计算各区域中特征点到中心的平均距离；
步骤k6：计算所有区域总平均距离；
步骤k7：如果n值较大(n＞2*K)，就合并间距过小的区域(区域中心间距离＜C)，如果n值较小(n＜K/2)，就分裂过于稀疏(区域中各向量到中心的距离标准差＞S)的区域，如果n大小适中(K/2≤n≤2*K)，就判断当前迭代次数是否达到上限I，如果达到上限，就终止迭代，目标区域提取完毕，如果没有达到上限，就执行步骤k2，其中，K：要生成的目标区域的个数、I：迭代次数上限、Nmin：区域中特征向量的最小个数、S：区域中特征向量与区域中心的距离标准差、C：区域间的最小距离。
对于实现所述步骤k的第二种方法，请参阅图8所示，其包括的步骤为：
步骤k1：在图像中任选n个特征点作为初始目标区域中心；
步骤k2：将其它特征点划分到离之最近(向量距离最小)的区域中；
步骤k3：重新计算各区域的中心；
步骤k4：如果所有区域都没有变化，就终止迭代，如果有区域改变，就判断迭代次数是否达到上限I，若已达到就终止迭代，若没有就执行k2，其中，K：要生成的目标区域的个数、I：迭代次数上限。
通过上面列举的几种方式基本可以确定是否在监控的场所出现了异常的情况，并且将消息传递给了至少一个接收终端6了。对于这种无线传输过程是这样实现的：报警信息通过无线发送装置4将信息发送到无线通用网络，再由无线网络5传到安防人员的移动终端上。这里的无线发送装置为GSM调制解调器，其与计算机通过串口相连，系统使用MSComm控件与GSM调制解调器进行通讯，在上面公开的系统初始化时MSComm控件进行端口设置，包括发送缓冲区、接受缓冲区、读写数据的方式、波特率等等。系统通过发送AT命令对GSM调制解调器进行控制。GSM调制解调器对SMS信息的接受和发送目前比较常用的有两种方式：Text Model和PDU Model。在Text Model下，发送和接收的数据均以ASCll码的形式表示；在PDU Model下，短信息正文经过十六进制编码后被发送。PDU相当于一个数据包，它由构成消息(SMS)的信息组成。作为一种数据单元，它必须包含源/目的地址、保护(有效)时间、数据格式、协议类型和正文，正文长度可达140字节，它们都以十六进制表示。由于本系统中最长的数据串没有超过140个字节，因此数据均可以用一条消息来发送。由于目前国内的移动终端大多数不支持Text Model，因此系统采用PDU模式进行信息的发送与接收。下面举例说明短信息发送过程：(短消息中心为：13800100500；接受消息的移动终端号码为：13552368431；发送内容：“Hello！”)
1)组装PDU包
08 91 683 108 100000 5 F0 1 1000D 9 1 68 31 55 32 86 34 F10000000 6 C8 329B FD 0E 01
2)设置短消息发送模式
AT+CMGF＝0(1-Text Model 0-PDU Model)
3)设置发送数据长度
AT+CMGS＝21
4)发送PDU数据包
综上，本发明公开的远程报警视频监控系统和方法能够对进入监测区域的物体进行实时检测并具有成本低、安全性强、带有智能、报警及时、便于扩充、维护费用低等特点，可用于各种不易巡检的厂房及设备全天候防盗监控的场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种远程报警视频监控方法，其特征在于，其包括的步骤为：
步骤a：系统初始化；
步骤b：图像采集装置实时的获得监控场所的图像数据，并由图像信息处理器对图像数据进行处理，抓取图像帧并灰度化；
步骤c：对相邻两帧的图像进行差分；
步骤d：对差分图像进行分割；
步骤e：对分割后的图像进行处理；
步骤f：判断是否有运动区域，如果有则执行下述步骤g，如果没有则执行上述步骤b；
步骤g：所述的图像信息处理器向无线发射装置发送相应的命令，将报警信号经由无线网络传输给至少一接收终端；
步骤h：对运动区域进行标识；
步骤i：计算运动区域内各点像素在x、y方向上的空间梯度，以及灰度对时间的变化率；
步骤j：计算运动区域内各点像素速度矢量；
步骤k：通过聚类方法提取目标区域；
步骤l：根据目标区域的总体速度，对目标进行跟踪，确定目标位置。
2.根据权利要求1所述的远程报警视频监控方法，其特征在于，步骤e对分割后的图像进行处理，包括的步骤为：
对分割后的图像进行噪声滤除；
对差分图形进行二值化；
连通区域标记；
根据面积和长度去除不合理的区域。
3.根据权利要求2所述的远程报警视频监控方法，其特征在于，步骤h还包括：启动一录像存储设备，将此时采集到的图像数据存储到所述的录像存储设备中，直到有工作人员关闭录像存储设备为止。
4.根据权利要求3所述的远程报警视频监控方法，其特征在于，所述的步骤k：通过聚类方法提取目标区域，其包括的步骤为：
步骤k1：在图像中任选n个特征点作为初始目标区域中心；
步骤k2：将其它特征点划分到向量距离最小的区域中；
步骤k3：舍去特征点个数过少于Nmin的区域；
步骤k4：重新计算各区域的中心；
步骤k5：计算各区域中特征点到中心的平均距离；
步骤k6：计算所有区域总平均距离；
步骤k7：如果n值大于2*K，就合并区域中心间距离＜C的区域；如果n值小于K/2，就分裂区域中各向量到中心的距离标准差＞S的区域；
如果K/2≤n≤2*K，就判断当前迭代次数是否达到上限I，如果达到上限，就终止迭代，目标区域提取完毕，如果没有达到上限，就执行步骤k2，其中，K：要生成的目标区域的个数、I：迭代次数上限、Nmin：区域中特征向量的最小个数、S：区域中特征向量与区域中心的距离标准差、C：区域间的最小距离。
5.根据权利要求4所述的远程报警视频监控方法，其特征在于，所述的步骤k：通过聚类方法提取目标区域，其包括的步骤为：
步骤k1：在图像中任选n个特征点作为初始目标区域中心；
步骤k2：将其它特征点划分到向量距离最小的区域中；
步骤k3：重新计算各区域的中心；
步骤k4：如果所有区域都没有变化，就终止迭代，如果有区域改变，就判断迭代次数是否达到上限I，若已达到就终止迭代，若没有就执行k2，其中，K：要生成的目标区域的个数、I：迭代次数上限。
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