CN102457712A - 可疑目标识别及追踪系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种可疑目标识别及追踪系统，应用于计算机。该计算机电连接云台控制器，该云台控制器电连接红外发光二极管、摄像头及红外光电管。该系统接收摄像头采集的图像，在图像中选择一个运动人物作为目标，确定该目标在不同时刻图像中的位置，根据位置差别产生命令控制云台控制器驱动摄像头作相应运动，使得该目标始终处于摄像头的视角范围。同时，红外发光二极管产生红外线照射该追踪目标，红外光电管根据所述红外线穿透该目标后的光强度变化产生脉冲电信号，云台控制器将该脉冲电信号转换为数字信号。该系统根据该数字信号的频率判断该追踪目标是否为可疑目标，若为可疑目标则继续追踪该追踪目标。本发明还提供一种可疑目标识别及追踪方法。

Description

可疑目标识别及追踪系统及方法
技术领域
本发明涉及一种监控系统及方法，尤其是关于一种可疑目标识别及追踪系统及方法。
背景技术
随着计算机系统的应用、普及和网络技术的迅速发展，通过电子数码产品如摄像头及计算机网络实现远程监控已被越来越多的行业所采用。其中，尤其是带自动追踪功能的摄像头倍受欢迎。目前，带自动追踪功能的摄像头一般是根据可疑目标的形体特征对可疑目标进行识别、追踪。然而，若可疑目标混入拥挤的人群，由于其他人物的干扰，摄像头不易根据形体特征对可疑目标进行识别、追踪。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可疑目标识别及追踪系统及方法，可以排除监控区域内其他人物的干扰，对可疑目标进行识别及追踪。
一种可疑目标识别及追踪系统，应用于计算机。该计算机通过信号线与云台控制器相连接，该云台控制器通过信号线分别与红外发光二极管、摄像头及红外光电管相连接。该系统包括接收模块、选择模块、目标追踪模块、命令生成模块及判断模块。接收模块，用于接收摄像头，采集的监控区域不同时刻的视频图像。选择模块，用于在一张视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标。目标追踪模块，用于根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在不同时刻视频图像中的位置，根据该追踪目标在不同时刻视频图像中的位置计算该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离。命令生成模块，用于根据上述计算结果产生控制命令，控制云台控制器驱动摄像头向相应方向移动相应距离，使得该追踪目标始终处于摄像头的视角范围内，并控制云台控制器驱动红外发光二极管产生红外线照射该追踪目标。所述红外光电管感测所述红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器，云台控制器将该脉冲电信号转换为数字信号后回传给所述计算机。所述判断模块，用于判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，若超过人的正常心跳频率范围，则认定该追踪目标为可疑目标，利用所述目标追踪模块及命令生成模块的功能继续追踪该追踪目标。
一种可疑目标识别及追踪方法，应用于计算机。该计算机通过信号线与云台控制器相连接，该云台控制器通过信号线分别与红外发光二极管、摄像头及红外光电管相连接。该方法包括：(a)接收摄像头采集的监控区域的一张视频图像，在该视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标；(b)根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在该视频图像中的位置；(c)根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在下一张视频图像中的位置；(d)根据该追踪目标在该两张视频图像中的位置计算该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离；(e)根据上述计算结果产生控制命令，根据该控制命令控制云台控制器驱动摄像头向相应方向移动相应距离，使得该追踪目标始终处于摄像头的视角范围内；(f)控制云台控制器驱动红外发光二极管产生红外线照射该追踪目标，所述红外光电管感测所述红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器，云台控制器将该脉冲电信号转换为数字信号后回传给计算机；及(g)判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，若未超过人的正常心跳频率范围，则停止追踪该追踪目标，流程结束，若超过人的正常心跳频率范围，则认定该追踪目标为可疑目标，流程返回步骤(c)，继续追踪该追踪目标。
相较于现有技术，本发明提供的可疑目标识别及追踪系统及方法，可以排除监控区域内其他人物的干扰，对可疑目标进行识别及追踪。
附图说明
图1是本发明可疑目标识别及追踪系统较佳实施例的应用环境图。
图2是本发明可疑目标识别及追踪系统较佳实施例的功能模块图。
图3是本发明可疑目标识别及追踪方法较佳实施例的流程图。
主要元件符号说明
  计算机   10
  可疑目标识别及追踪系统   100
  接收模块   110
  选择模块   120
  目标追踪模块   130
  命令生成模块   140
  判断模块   150
  报警模块   160
  云台控制器   20
  红外发光二极管   30
  摄像头   40
  红外光电管   50
  地板   60
  人物   70
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明可疑目标识别及追踪系统100(以下简称“系统100”)较佳实施例的应用环境图。该系统100应用于计算机10，该计算机10通过信号线与云台控制器20相连接。该云台控制器20通过信号线分别与红外发光二极管30、摄像头40及红外光电管50相连接。需要指出的是，图1仅表示上述各电子装置之间的电连接关系，并不代表各电子装置的空间位置关系。在本实施例中，红外发光二极管30可以安装于摄像头40正上方并与摄像头40绑定，云台控制器20驱动摄像头40运动时，红外发光二极管30作与摄像头40相同的运动。
摄像头40采集监控区域的视频图像，并通过云台控制器20将采集得到的视频图像传送至计算机10。系统100分析所述视频图像，根据一个追踪目标(如图1中人物70)在不同视频图像中的位置，计算该追踪目标在监控区域的位移信息，并根据该位移信息发送控制命令至云台控制器20，云台控制器20根据控制命令驱动摄像头40运动对该追踪目标进行追踪，使得该追踪目标始终处于摄像头40的视角范围之内。
在驱动摄像头40运动的同时，云台控制器20驱动红外发光二极管30产生红外线(如图1中虚线所示)照射该追踪目标。红外光电管50感测强红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器20。在本实施例中，红外光电管50安装在监控区域内的地板60下方。在其他实施例中，红外光电管50也可以安装在监控区域内的侧面墙壁内。
随着人体心脏的波动，人体组织的半透明度会发生改变，进而会引起穿过人体某一部位(例如耳垂)的红外线的光强度发生变化。人体组织的半透明度变化频率与心跳频率一致，而穿过人体的红外线的光强度变化频率又与人体组织的半透明度变化频率一致。故通过穿过人体的红外线的光强度变化频率可以得知运动人物的心跳频率。
红外光电管50感测穿过人体的红外线的光强变化，并根据光强变化产生脉冲电信号。云台控制器20将该脉冲电信号转换为数字信号后传送给计算机10。系统100判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，若超过人的正常心跳频率范围，则认定该追踪目标为可疑目标，继续追踪该追踪目标。
参阅图2所示，是系统100较佳实施例的功能模块图。该系统100包括接收模块110、选择模块120、目标追踪模块130、命令生成模块140、判断模块150及报警模块160。
接收模块110用于接收摄像头40采集的监控区域不同时刻的视频图像。
选择模块120用于在一张视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标。例如，选择模块120在t＝1s时刻对应的视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标。
目标追踪模块130用于根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在不同时刻视频图像中的位置pn(xn，yn，zn)。在本实施例中，该可疑目标追踪演算法为连续自适应平均值迁移算法(ContinuouslyApative Mean-Shift，CamShift)。该算法根据追踪目标的颜色特征在视频图像中搜索追踪目标，确定追踪目标在视频图像中的位置和大小。例如，在本实施例中，假设追踪目标着装的主要颜色为深红色，则目标追踪模块130以包含所述深红色范围的最小矩形为追踪目标在t＝1s时刻视频图像中的大小，以该最小矩形的中心点的位置为追踪目标在t＝1时刻视频图像中的位置p1(x1，y1，z1)。
目标追踪模块130还用于根据该追踪目标在不同时刻视频图像中的位置计算该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离。例如，假设该追踪目标在t＝2s时刻视频图像中的位置为p2(x2，y2，z2)，则目标追踪模块130计算p2(x2，y2，z2)与p1(x1，y1，z1)的差值，得到该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离。
命令生成模块140用于根据上述计算结果产生控制命令，并发送该控制命令至云台控制器20，云台控制器20根据该控制命令控制摄像头40向相应方向移动相应距离，使得该追踪目标始终处于摄像头40的视角范围内。例如，云台控制器20根据该控制命令控制摄像头40向X轴方向移动(x2-x1)的距离，Y轴方向移动(y2-y1)的距离，Z轴方向移动(z2-z1)的距离。同时，云台控制器20驱动红外发光二极管30产生红外线照射该追踪目标。红外光电管50感测红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器20。云台控制器20将该脉冲电信号转换为数字信号。
接收模块110还用于接收云台控制器20回传的数字信号。
判断模块150判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，例如60～100次/每分钟。若该数字信号的频率超过人的正常心跳频率范围，则认定该追踪目标为可疑目标，继续追踪该追踪目标。
报警模块160用于当该数字信号的频率超过人的正常心跳频率范围，开启计算机的报警装置，例如LED警示灯，以通知监控人员监控区域有可疑目标出现。
参阅图3所示，是本发明可疑目标识别及追踪方法较佳实施例的流程图。
步骤S101，接收模块110接收摄像头40采集的监控区域的一张视频图像(例如t＝1s时刻的一张视频图像)，选择模块120在该视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标。
步骤S103，目标追踪模块130根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在该视频图像中的位置p1(x1，y1，z1)。在本实施例中，该可疑目标追踪演算法为连续自适应平均值迁移算法(ContinuouslyApative Mean-Shift，CamShift)。该算法根据追踪目标的颜色特征在视频图像中搜索追踪目标，确定追踪目标在视频图像中的位置和大小。例如，在本实施例中，假设追踪目标着装的主要颜色为深红色，则目标追踪模块130以包含所述深红色范围的最小矩形为追踪目标在t＝s1时刻视频图像中的大小，以该最小矩形的中心点的位置为追踪目标在t＝s1时刻视频图像中的位置p1(x1，y1，z1)。
步骤S105，目标追踪模块130根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在下一张视频图像(例如t＝2s时刻的一张视频图像)中的位置p2(x2，y2，z2)。具体方法与步骤S103类似，在此不再赘述。
步骤S107，目标追踪模块130根据该追踪目标在该两张视频图像中的位置计算该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离。例如，目标追踪模块130计算p2(x2，y2，z2)与p1(x1，y1，z1)的差值，得到该追踪目标在t＝1s至t＝2s时间内在监控区域的移动方向及移动距离。
步骤S109，命令生成模块140根据上述计算结果产生控制命令，并发送该控制命令至云台控制器20，云台控制器20根据该控制命令控制摄像头40向相应方向移动相应距离，使得该追踪目标始终处于摄像头40的视角范围内。例如，云台控制器20根据该控制命令控制摄像头40向X轴方向移动(x2-x1)的距离，Y轴方向移动(y2-y1)的距离，Z轴方向移动(z2-z1)的距离。
步骤S111，云台控制器20驱动红外发光二极管30产生红外线照射该追踪目标。
步骤S113，红外光电管50感测红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器20。
步骤S115，云台控制器20将该脉冲电信号转换为数字信号，并通过信号线将该数字信号发送给计算机10。
步骤S117，判断模块150判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，例如60～100次/每分钟。若该数字信号的频率超过人的正常心跳频率范围，则流程进入步骤S119。若该数字信号的频率未超过人的正常心跳频率范围，则流程进入步骤S121。
步骤S119，判断模块150认定该追踪目标为可疑目标，报警模块160开启计算机的报警装置，例如LED警示灯，以通知监控人员监控区域有可疑目标出现。之后，流程自步骤S105开始重复，以继续追踪该追踪目标。
步骤S121，目标追踪模块130停止追踪该追踪目标。之后，流程结束。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可疑目标识别及追踪系统，应用于计算机，其特征在于，该计算机通过信号线与云台控制器相连接，该云台控制器通过信号线分别与红外发光二极管、摄像头及红外光电管相连接，其中，该系统包括：
接收模块，用于接收摄像头采集的监控区域不同时刻的视频图像；
选择模块，用于在一张视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标；
目标追踪模块，用于根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在不同时刻视频图像中的位置，根据该追踪目标在不同时刻视频图像中的位置计算该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离；
命令生成模块，用于根据上述计算结果产生控制命令，控制云台控制器驱动摄像头向相应方向移动相应距离，使得该追踪目标始终处于摄像头的视角范围内，并控制云台控制器驱动红外发光二极管产生红外线照射该追踪目标，所述红外光电管感测所述红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器，云台控制器将该脉冲电信号转换为数字信号后回传给所述计算机；及
判断模块，用于判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，若超过人的正常心跳频率范围，则认定该追踪目标为可疑目标，利用所述目标追踪模块及命令生成模块的功能继续追踪该追踪目标。
2.如权利要求1所述的可疑目标识别及追踪系统，其特征在于，该系统还包括报警模块，用于当该数字信号的频率超过人的正常心跳频率范围时，开启计算机的报警装置，以通知监控人员监控区域有可疑目标出现。
3.如权利要求1所述的可疑目标识别及追踪系统，其特征在于，所述红外发光二极管安装于摄像头正上方并与摄像头绑定，所述云台控制器驱动摄像头运动时，所述红外发光二极管作与摄像头相同的运动。
4.如权利要求1所述的可疑目标识别及追踪系统，其特征在于，所述红外光电管安装在监控区域内的地板下方，或安装在监控区域内的侧面墙壁内。
5.如权利要求1所述的可疑目标识别及追踪系统，其特征在于，所述可疑目标追踪演算法为连续自适应平均值迁移算法，该算法根据追踪目标的颜色特征在视频图像中搜索追踪目标，确定追踪目标在视频图像中的位置。
6.一种可疑目标识别及追踪方法，应用于计算机，其特征在于，该计算机通过信号线与云台控制器相连接，该云台控制器通过信号线分别与红外发光二极管、摄像头及红外光电管相连接，该方法包括：
(a)接收摄像头采集的监控区域的一张视频图像，在该视频图像中选择一个运动的人物作为追踪目标；
(b)根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在该视频图像中的位置；
(c)根据可疑目标追踪演算法确定该追踪目标在下一张视频图像中的位置；
(d)根据该追踪目标在该两张视频图像中的位置计算该追踪目标在监控区域的移动方向及移动距离；
(e)根据上述计算结果产生控制命令，根据该控制命令控制云台控制器驱动摄像头向相应方向移动相应距离，使得该追踪目标始终处于摄像头的视角范围内；
(f)控制云台控制器驱动红外发光二极管产生红外线照射该追踪目标，所述红外光电管感测所述红外线穿透追踪目标后的光强度变化，根据光强度变化产生脉冲电信号，并通过信号线将该脉冲电信号传送给云台控制器，云台控制器将该脉冲电信号转换为数字信号后回传给计算机；
(g)判断该数字信号的频率是否超过人的正常心跳频率范围，若未超过人的正常心跳频率范围，则停止追踪该追踪目标，流程结束，若超过人的正常心跳频率范围，则认定该追踪目标为可疑目标，流程返回步骤(c)，继续追踪该追踪目标。
7.如权利要求6所述的可疑目标识别及追踪方法，其特征在于，该方法还包括步骤(h)：当该数字信号的频率超过人的正常心跳频率范围时，开启计算机的报警装置，以通知监控人员监控区域有可疑目标出现。
8.如权利要求6所述的可疑目标识别及追踪方法，其特征在于，所述红外发光二极管安装于摄像头正上方并与摄像头绑定，所述云台控制器驱动摄像头运动时，所述红外发光二极管作与摄像头相同的运动。
9.如权利要求6所述的可疑目标识别及追踪方法，其特征在于，所述红外光电管安装在监控区域内的地板下方，或安装在监控区域内的侧面墙壁内。
10.如权利要求6所述的可疑目标识别及追踪方法，其特征在于，所述可疑目标追踪演算法为连续自适应平均值迁移算法，该算法根据追踪目标的颜色特征在视频图像中搜索追踪目标，确定追踪目标在视频图像中的位置。
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