CN102158689B - 视频监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种视频监控系统及相应监控方法，所述视频监控系统包括一个或多个前端处理设备和一个或多个后端服务器；所述前端处理设备采集图像并对所述图像进行运动目标检测，并在所述图像中检测到运动目标时，选择性地将检测到运动目标的所述图像发送至所述后端服务器；所述后端服务器对所述图像中检测到的运动目标进行运动目标跟踪和报警行为分析，当所述运动目标触发预设报警规则时报警。本发明将运动目标跟踪和报警行为分析这类运算比较复杂的计算利用后端服务器完成，使得本发明中的前端处理设备只需要处理运算比较简单的图像采集和运动目标检测即可，可以通过合理搭配前端处理设备和后端服务器的硬件配置和数量来充分利用各个设备的效能。

Description

视频监控系统及方法

【技术领域】

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种视频监控系统。

【背景技术】

视频监控系统是现在社会中运用较为成熟和较为多样的电子系统。对于一般的视频监控应用场景，比如仓库、厂房等，或者在夜间等一些时段，所监控的场景出现变化的情况较少，很少有运动物体进入这些被监控的空间内。还有一些采用静止摄像头进入监控的应用场景，场景图面一般都是静止的，也就是说，图像会长时间地保持同一画面而不会产生较为明显的变化。

对于这些视频监控系统，在监控画面处于静止时，对自身的计算资源和存储资源都存在不同程度的浪费，比如，监控画面静止时摄像头的CPU较为空闲；连续存储同一监控画面的视频图像浪费硬盘空间等，即无法充分发挥系统内各设备的全部效能。另一方面，在一些视频监控系统中包含有报警功能，即在运动物体触发预定报警规则后可以发送相应的视频信息给用户的移动设备，比如手机。但是移动设备支持的无线网络传输速率通常较慢，传输监控摄像头采集的大分辨率监控图像时不能够流畅传输，而且即便能够流畅传输也因为用户的移动设备的显示屏分辨率通常较小，难以看清细节。所以用户在接受到报警后利用移动设备进行显示时，经常会发生卡住画面和掉帧现象而且无法看清运动目标的细节，用户体验非常差。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的一个目的在于提供一种视频监控系统。

本发明的另一目的在于提供一种视频监控方法。

为了达到本发明的目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种视频监控系统，所述视频监控系统包括：一个或多个前端处理设备和一个或多个后端服务器；所述前端处理设备采集图像并对所述图像进行运动目标检测，并在所述图像中检测到运动目标时，选择性地将检测到运动目标的所述图像发送至所述后端服务器；所述后端服务器对所述图像中检测到的运动目标进行运动目标跟踪和报警行为分析，当所述运动目标触发预设报警规则时报警。

进一步地，所述视频监控系统还包括一个或多个移动终端，在接收到报警信号时，所述移动终端从所述前端处理设备获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。

进一步地，所述前端处理设备包括：图像采集模块、运动目标检测模块和第一数据传输模块，其中图像采集模块，采集图像；运动目标检测模块，检测所述图像中是否存在运动目标；和第一数据传输模块，传输检测到运动目标的图像给所述后端服务器。

进一步地，所述后端服务器包括：第二数据传输模块，接收所述前端处理设备检测到运动目标的图像；运动目标跟踪模块，跟踪所述图像中的运动目标；报警行为分析模块，分析所述运动目标是否触发预设报警规则，当触发时，通过所述第二数据传输模块发送报警信号。

进一步地，所述报警信号包括当前背景图像和所述运动目标在背景图像中的区域信息，所述当前背景图像的分辨率适应于接收所述报警信号的移动终端的显示分辨率。

进一步地，所述移动终端在接收到所述报警信号后，所述移动终端根据所述报警信号内的所述运动目标在背景图像中的区域信息从所述前端处理设备获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。

进一步地，所述移动终端将所述运动目标所处区域的实时图像数据按照当前背景图像的缩小比例缩小后，替换所述当前背景图像内的对应区域形成第一显示图像。

进一步地，所述移动终端将所述运动目标所处区域的实时图像数据形成第二显示图像。

进一步地，所述移动终端将第一显示图像全屏显示，将第二显示图像置于预定区域显示。

根据本发明的另一方面，本发明同时还提供一种视频监控方法，所述方法包括使用前端摄像装置采集图像并对所述图像进行运动目标检测；在所述图像中检测到运动目标时，选择性地将检测到运动目标的所述图像发送至后端服务器；后端服务器对所述图像中检测到的运动目标进行运动目标跟踪和报警行为分析；和当所述运动目标触发预设报警规则时进行报警。

与现有技术相比，本发明将运动目标跟踪和报警行为分析这类运算比较复杂的计算利用后端服务器完成，使得本发明中的前端处理设备只需要处理运算比较简单的图像采集和运动目标检测即可，如此，可以通过合理搭配前端处理设备和后端服务器的硬件配置和数量来充分利用各个设备的效能，提高了设备的效率。

此外，在进一步的实施例中，视频监控系统向移动设备分别传输低分辨率的当前背景图像和运动目标所处区域的实时图像数据，有效降低了对无线网络带宽的需求，同时也能很好地显示运动目标的细节。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明的一个实施例中的视频监控系统的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中的前端处理设备的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中的后端服务器的结构示意图；

图4A示出了本发明的一个实施例中的实时监控图像；

图4B示出了本发明的一个实施例中的报警信号内的当前背景图像；

图4C示出了本发明的一个实施例中的运动目标在监控图像中所处区域的实时图像；和

图4D示出了本发明的一个实施例中的移动设备最终显示的第一显示图像和第二显示图像。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序在没有特别说明的情况下并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

在本部分提供的实施例中的视频监控系统可以由软件、硬件及其两者的结合实施成为一个模块、一个系统或者一个系统的一部分。所述视频监控系统可以包括两大部分，一个或多个前端处理设备和一个或多个后端服务器，所述前端处理设备和所述后端服务器之间可以利用IP网络来完成数据传输。所述前端处理设备用来处理图像采集和运动检测等运算量较少的计算过程，并在检测到运动目标后将视频数据传输给所述后端服务器；所述后端服务器来完成运动目标跟踪和报警行为分析等运算量较多的计算过程。这样所述前端处理设备对硬件的要求较低，同时这样的处理过程可以利用较少的后端服务器就能取得较好的计算效果。

请参考图1，其示出了本发明的一个实施例中的视频监控系统100的结构示意图。所述视频监控系统100包括若干个前端处理设备120和若干后端服务器140，所述前端处理设备120的数量不一定等于所述后端服务器140的数量，根据不同的实施例，所述后端服务器140的数量可以少于或多于所述前端处理设备120的数量。

根据实施环境的特点，所述前端处理设备120可以包括多个安装在不同位置的监控摄像头。所述监控摄像头可以是拥有一定计算功能的监控摄像头。

所述前端处理设备120采集图像并对所述图像进行运动目标检测，并在检测到运动目标后选择性地将检测到所述运动目标的所述图像传输给后端服务器140。所述图像的传输方式可以是通过IP网络进行的。根据不同的实施例，所述运动目标可能是人脸、人体、车辆或者动物等等。

所述后端服务器140可以是通过IP网络与所述前端处理设备120相连接的任意位置的服务器。所述后端服务器140在接收到所述前端处理设备120传输的包括有运动目标的图像后，对所述运动目标进行跟踪，并对所述运动目标的行为进行分析。当所述运动目标触发了预设报警规则时，所述后端服务器140发出相应的报警信号。所述预设报警规则可以是运动目标跨越了某条警戒线，也可以是运动目标进入了某个警戒区域，还可以是运动目标本身的特征满足一定警戒条件。

所述视频监控系统100还可以包括一个或多个移动终端160。所述移动终端160可以是用户的手机、平板电脑或者MID等移动设备。在一个实施例中，只要用户的手机、平板电脑或者MID等移动设备安装特定的软件就可以成为所述移动终端160。所述移动终端160接收到所述后端服务器140发送的报警信号后，从所述前端处理设备120获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。也就是说，所述移动终端160从所述前端处理设备120获得的只是运动目标所处区域的部分图像，而不是所述前端处理设备120采集的高分辨率的全副图像，这样可以有效降低对无线网络带宽的需求，并且用户可以按照图像采集时的分辨率看清运动目标的细节，有效提高了用户的使用体验。

为了便于描述本发明，下面结合若干个实施例详细介绍所述视频监控系统中的各个模块。

请参考图2，其示出了本发明的一个实施例中的前端处理设备120的结构示意图。所述前端处理设备120包括图像采集模块122、运动目标检测模块124和第一数据传输模块126。

所述图像采集模块122采集图像，所述图像采集模块122可以是摄像头或感光CCD。所述图像采集模块122可以采用较高分辨率的摄像头，比如分辨率为1280*940的摄像头以每秒钟30帧的速率采集监控图像。

所述运动目标检测模块124对所述图像进行检测以判断是否存在运动目标。所述运动目标检测模块124还可以包括背景建模单元和前景提取单元(均为示出)。所述背景建模单元可以基于混合高斯模型或者核密度估计等方法进行背景建模，然后获得当前背景图像。所述前景提取单元可以利用采集的当前图像和当前背景图像作差，对获得的差分图像采用连通域分析等进行运动目标检测。

所述第一数据传输模块126传输检测到运动目标的图像给所述后端服务器140。所述第一数据传输模块126可以包括IP网络传输模块，用于与所述后端服务器140进行数据交互。在另外一些实施例中，所述第一数据传输模块126还可以同时包括无线传输模块。所述无线传输模块用于与所述移动终端160进行数据交互。根据所述移动终端160支持的无线网络不同，所述无线传输模块的传输协议可以是GPRS、3G、WIFI和WIMAX中的一种或多种。

综上所述，所述前端处理设备120可以仅处理一些图形采集和运动目标检测之类的计算量较小的运算。由于运动目标检测技术为本领域技术人员所熟知的内容，本领域技术人员可以采取不同的技术进行运动目标检测，本文不一一赘述。在一些实施例中，所述前端处理设备120只需要安装特定软件的摄像头接入IP网络就可以实施，实施难度较小且成本低廉。

请参考图3，其示出了本发明的一个实施例中的后端服务器140的结构示意图，所述后端服务器140包括第二数据传输模块142、运动目标跟踪模块144和报警行为分析模块146。

所述第二数据传输模块142接收所述前端处理设备120发出的检测到运动目标的图像。所述第二数据传输模块142可以包括IP网络传输模块，IP网络传输模块用于与所述前端处理设备120进行数据交互。在一些实施例中，所述第二数据传输模块142同时包括无线传输模块，无线传输模块用于与所述移动终端160进行数据交互。根据所述移动终端160支持的无线网络不同，所述无线传输模块的传输协议可以是GPRS、3G、WIFI和WIMAX中的一种或多种。

所述运动目标跟踪模块144跟踪所述图像中的运动目标，可以根据块匹配算法对所述图像中的运动目标进行跟踪。在不同的实施例中，所述运动目标跟踪模块144还可以加入运动目标识别机制，比如人脸识别单元、人体识别单元或者车辆识别单元等等，用于识别和跟踪更为有效地运动目标。由于不同的实施例中，对于运动目标的识别精度或者识别性是不同的，故所述运动目标跟踪模块144可能并不局限于运动目标跟踪这一个单一功能。

所述报警行为分析模块146分析所述运动目标是否触发预设报警规则，当触发时，通过所述第二数据传输模块142发送报警信号。在一个实施例中，所述预设报警规则是运动目标跨越了某条警戒线就认为符合报警条件，则可以在监控图像中警戒线对应的部分设定预定线条，所述报警行为分析模块146可以根据当前图像中的运动目标和预定线条是否存在交集来判断该运动目标是否符合报警条件。在另一个实施例中，所述预设报警规则是运动目标进入了某个警戒区域就认为符合报警条件，那么可以在监控图像中的警戒区域对应的部分设定预定多边形区域，所述报警行为分析模块146可以根据当前图像中的运动目标和预定多边形区域是否存在交集来判断运动目标是否符合报警条件。在再一个实施例中，所述预设报警规则是运动目标本身的特征满足一定警戒条件，比如所述运动目标是人，且所述运动目标的人脸不是预定义的拥有权限的用户时报警，那么所述报警行为分析模块146可以对检测为人的运动目标的人脸进行人脸识别，当所述人脸不符合预先定义的人脸特征数据库时，认为符合报警条件等等。可见在不同的实施例中，所述预设报警规则可能不同，所述后端服务器140具体的实施方式也可能不同。但是鉴于求图像中线与多边形的交集、多边形与多边形的交集、人脸识别技术等都是本领域技术人员所熟知的内容，不同的技术人员可能采取不同的技术手段，所以本文不再累述。

当运动目标触发了预设报警规则，则所述后端服务器140通过所述第二数据传输模块142发送报警信号。所述报警信号内包括当前背景图像和所述运动目标在背景图像中的区域信息。所述当前背景图像的分辨率适应于接收所述报警信号的移动终端160的显示分辨率。由于移动终端160的显示分辨率通常小于图像采集的分辨率，比如手机的分辨率可能只有320*240，而摄像头采集的图像的分辨率为1280*960。所以所述后端服务器140在发送报警信号时只发送适应于接收所述报警信号的移动终端160的显示分辨率的当前背景图像。所述当前背景图像可以从背景建模的原始背景图像进行亚采样获得，这样可以减少数据传输量，提高传输速率。在一个实施例中，所述后端服务器140内还包括一个关于移动终端160的注册列表，所述注册列表内包含了每个前端处理设备120和每个移动终端160的对应关系，以及每个移动终端160的显示分辨率信息。当所述后端服务器140分析到从某个前端处理设备120传输来的图像中的运动目标触发了预设报警规则，则所述后端服务器140从所述注册列表内查询到与该前端处理设备120对应的移动终端160以及该移动终端160的显示分辨率，根据所述显示分辨率对当前背景图像亚采样后结合所述触发了预设报警规则的运动目标在监控图像中的区域信息发送给所述移动设备160。

所述移动终端160在接收到所述报警信号后，所述移动终端160根据所述报警信号内的所述运动目标在监控图像中的区域信息从所述前端处理设备120获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。也就是说，所述移动终端160从所述前端处理设备120获得的只是运动目标所处区域的部分图像，而不是所述前端处理设备120采集的高分辨率的全副图像。所述移动终端160可以将所述运动目标所处区域的实时图像数据按照当前背景图像的缩小比例缩小后，替换所述当前背景图像内的对应区域形成第一显示图像。所述移动终端160可以将所述第一显示图像全屏显示给用户，以使用户获知所述运动目标正在进行的实时的动作或者行为。所述移动终端160还可以将所述运动目标所处区域的实时图像数据以所述前端处理设备120采集该图像时采用的分辨率而形成第二显示图像，并将第二显示图像置于预定区域显示，以使用户获知所述运动目标的细节。

请参考图4A-图4D，在一个实施例中，所述后端服务器140在图4A所示的图像中检测到所述运动目标402跨越了预定的警戒线404，故向所述移动终端160发送报警信号。所述报警信号包括了当前背景图像和所述运动目标402在背景图像中的区域信息。所述当前背景图像亚采样后的较低分辨率的背景图像如图4B所示。所述移动终端160根据报警信号中的运动目标402在监控图像中的区域信息，向前端处理设备120发送请求。所述前端处理设备120返回所述运动目标402所处区域的实时图像如图4C所示。所述移动终端将所述运动目标402所处区域的实时图像数据按照当前背景图像的缩小比例缩小后，替换所述当前背景图像内的对应区域406并全屏显示给用户，以使用户获知所述运动目标402正在进行的实时的动作或者行为。所述移动终端160同时将所述运动目标402所处区域的实时图像数据置于预定区域408显示，以使用户获知所述运动目标402的细节，具体可见图4D所示。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种视频监控系统，其特征在于，其包括：

一个或多个前端处理设备和一个或多个后端服务器；

所述前端处理设备采集图像并对所述图像进行运动目标检测，并在所述图像中检测到运动目标时，选择性地将检测到运动目标的所述图像发送至所述后端服务器；

所述后端服务器对所述图像中检测到的运动目标进行运动目标跟踪和报警行为分析，当所述运动目标触发预设报警规则时报警，

所述后端服务器报警时发送的报警信号包括当前背景图像和所述运动目标在背景图像中的区域信息，所述当前背景图像的分辨率适应于接收所述报警信号的移动终端的显示分辨率，

所述移动终端在接收到所述报警信号后，所述移动终端根据所述报警信号内的所述运动目标在背景图像中的区域信息从所述前端处理设备获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视频监控系统还包括一个或多个移动终端，在接收到报警信号时，所述移动终端从所述前端处理设备获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前端处理设备包括：图像采集模块、运动目标检测模块和第一数据传输模块，其中

图像采集模块，采集图像；

运动目标检测模块，检测所述图像中是否存在运动目标；和

第一数据传输模块，传输检测到运动目标的图像给所述后端服务器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后端服务器包括：

第二数据传输模块，接收所述前端处理设备检测到运动目标的图像；

运动目标跟踪模块，跟踪所述图像中的运动目标；

报警行为分析模块，分析所述运动目标是否触发预设报警规则，当触发时，通过所述第二数据传输模块发送报警信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动终端将所述运动目标所处区域的实时图像数据按照当前背景图像的缩小比例缩小后，替换所述当前背景图像内的对应区域形成第一显示图像。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述移动终端将所述运动目标所处区域的实时图像数据形成第二显示图像。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述移动终端将第一显示图像全屏显示，将第二显示图像置于预定区域显示。

8.一种视频监控方法，其特征在于，其包括：

使用前端摄像装置采集图像并对所述图像进行运动目标检测；

在所述图像中检测到运动目标时，选择性地将检测到运动目标的所述图像发送至后端服务器；

后端服务器对所述图像中检测到的运动目标进行运动目标跟踪和报警行为分析；和

当所述运动目标触发预设报警规则时进行报警，报警时发送的报警信号包括当前背景图像和所述运动目标在背景图像中的区域信息，所述当前背景图像的分辨率适应于接收所述报警信号的移动终端的显示分辨率，

所述移动终端在接收到所述报警信号后，所述移动终端根据所述报警信号内的所述运动目标在背景图像中的区域信息从所述前端处理设备获得所述运动目标所处区域的实时图像数据。

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