CN102572388B - 一种基于人脸识别的网络视频监控装置与监控识别方法 - Google Patents

Abstract

一种基于人脸识别的网络视频监控识别方法，采用基于人脸识别的网络视频监控装置，其包括中央处理单元以及音视频信号处理、存储、时钟、电源、报警、采集摄像、抓拍摄像、网络通讯和红外光源模块，依次有以下步骤：1)检测人脸目标、2)发送抓拍指令、3)抓拍人脸图片、4)编码人脸图片、5)解码人脸图片、6)比对人脸图片、7)反馈比对结果，以及8)返回原始状态。本发明方法将人脸图片与存储模块的人脸图片数据库进行人像即时比对，或者传送客户端与人像服务器的人脸数据库进行人像搜索比对，并以报警方式反馈比对结果。拓展了视频监控设备应用场合，提高了应用场合的安全性。

Description

一种基于人脸识别的网络视频监控装置与监控识别方法

技术领域

本发明涉及视频监控，特别是涉及一种基于人脸识别的网络视频监控装置与监控识别方法。

背景技术

现有安全防护领域的监控报警系统大多是利用摄像头拍摄区域画面经过无线或有线通讯，将画面传送至指定的服务器中，再通过各种图像处理软件和管理软件的辅助使安全防护人员得以及时监控需要监控的区域，但是，不能对人员身份的监控和识别。而采用人脸识别、指纹识别、虹膜识别技术的考勤或门禁设备，又必须对相关人员自觉进行登记和比对，其识别记录也仅仅是保存相关人员进行认证的识别特征，比如人脸识别仅保存人脸头像，指纹识别仅保存指纹图像，这些人员当时所在的场景并未保存，致使难以对被伪造识别特征干扰的识别结果判断真伪。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种基于人脸识别的网络视频监控装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种基于人脸识别的网络视频监控识别方法。

本发明的基于人脸识别的网络视频监控装置技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种基于人脸识别的网络视频监控装置，包括中央处理单元以及分别与所述中央处理单元连接的音视频信号处理模块，存储模块、时钟模块、电源模块，以及报警模块。

这种基于人脸识别的网络视频监控装置的特点是：

设有采集摄像模块、抓拍摄像模块和网络通讯模块。

所述采集摄像模块包括百万像素级的采集摄像电荷藕合器件图像(Charge Coupled Device，缩略词为CCD)传感器，以及与所述采集摄像CCD传感器连接的采集摄像视频编码单元，用于采集视频数据，获取实时编码视频监控图像，以及检测经过采集摄像CCD传感器的符合抓拍要求的人脸图像目标与人脸头像位置。

所述抓拍摄像模块包括百万像素级的抓拍摄像CCD传感器，以及与所述抓拍摄像CCD传感器连接的抓拍摄像视频编码单元，用于根据所述采集摄像模块检测的符合抓拍要求的目标与所述人脸头像位置抓拍其人脸图像传送进行有针对性的后续处理，以避免传送采集摄像CCD传感器采集的无意义图像，有效降低装置的使用成本。

所述网络通讯模块与所述中央处理单元连接，是有线网络通讯模块和无线网络通讯模块中的一种，用于接收所述中央处理单元的控制指令将采集的视频数据和抓拍的人脸图像传送至网络，所述网络通讯模块与所述中央处理单元、所述存储模块和所述音视频信号处理模块集成于同一块主板上，所述网络通讯模块的接口与所述音视频信号处理模块的音频输入/输出接口、报警模块的信号输出接口、时钟模块的接口设置于所述电源模块上。

本发明的基于人脸识别的网络视频监控装置技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

还设有红外光源模块，所述红外光源模块设置在所述采集摄像模块和所述抓拍摄像模块的周围，所述红外光源模块与所述电源模块连接，在工作环境光线弱时，所述红外光源模块自动工作，进行补光和照明，保证装置在夜间无光照情况下能够正常工作；在工作环境光线强时，所述红外光源模块自动关闭，以降低装置的功耗。

还设有可调焦距的百万像素级的高清采集摄像镜头，与所述采集摄像模块配合使用，以进一步提高采集视频数据或监控图像的清晰度。

还设有可调焦距的百万像素级的高清抓拍摄像镜头，与所述抓拍摄像模块配合使用，以进一步提高抓拍视频数据或监控图像的清晰度。

所述无线网络通讯模块是无线WIFI通讯模块和无线3G通讯模块中的一种。

所述中央处理单元是系统控制和处理单元，是具有视频采集、视频输出、人脸图片抓拍、人脸图片比对功能的中央处理器，用于控制所述网络通讯模块从网络获取采集摄像模块音视频数据流，以及对音视频数据流进行处理；检测符合抓拍要求的目标的人脸图像和画面位置；发送控制指令给抓拍摄像模块抓拍人脸图像；将采集摄像模块发送的音视频数据流和抓拍摄像模块发送的人脸图像数据流提供给解码器解码；控制和管理解码器的解码过程；控制解码器将解码后的音视频数据通过自身的物理显示接口提供给外部的显示装置；控制将解码后的人脸图像数据流在本装置进行人像即时比对，或者发送控制指令给网络通讯模块将解码后的人脸图像数据流传送至客户端人像服务器进行人像搜索比对。

所述音视频处理模块包括音视频信号与人脸图片解码电路、音视频输入/输出接口，以及音频输入/输出设备，所述音视频信号与人脸图片解码电路用于对音视频监控系统中的至少一个监控通道采集的音视频数据以及抓拍的人脸图片数据进行解码，所述音频信号采用G726或者G711压缩标准，所述音频输入/输出设备是内置或外接的麦克风、扬声器/耳机。

所述存储模块包括闪速存储器(Flash Memory)和双倍速率(DoubleData Rate，缩略词为DDR)同步动态随机存储器(Synchronous DynamicRandomAccess Memory，缩略词为SDRAM)，用于存储中央处理单元内存数据、存储中央处理单元的升级软件程序，或存储用于人脸比对的人脸数据库数据。

所述时钟模块是采用型号为PCF8563T/F4的时钟芯片的时钟模块，用于提供记录视频采集、视频录像以及捕捉人脸图像的时间，所述时钟模块的工作时间与客户端显示设备的时间同步，并具有实时自动校正功能。

所述报警模块是继电器驱动报警设备，用于接收中央处理单元发送报警指令驱动报警设备前端报警或后端报警，所述报警模块支持侦查报警、探头报警和联动报警，以方便用户根据不同场合的需要选择报警点。

所述电源模块是采用型号为MP1580降压开关模式转换器芯片的电源模块，用于向各个组成件供电。

本发明的基于人脸识别的网络视频监控识别方法技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种基于人脸识别的网络视频监控识别方法的特点是：

采用基于人脸识别的网络视频监控装置，所述基于人脸识别的网络视频监控装置包括中央处理单元以及分别与所述中央处理单元连接的音视频信号处理模块，存储模块、时钟模块、电源模块、报警模块，以及采集摄像模块、抓拍摄像模块、网络通讯模块和红外光源模块。

提供人脸识别比对的人脸图片是所述存储模块的人脸数据库中的人脸图片，和存储在客户端人像服务器的人脸数据库中的人脸图片中的一种，所述客户端为PC机或安全防护专用监控显示设备，通过网络与所述网络通讯模块连接。

识别方法依次有以下步骤：

1)检测人脸目标

当有人员头像经过采集摄像CCD传感器时，所述采集摄像模块将检测此人员头像的人脸图片参数，如果是符合抓拍要求的人脸图像目标，所述采集摄像模块将在视频采集画面中的此人员头像闪红色方框标志，并随人员头像的移动而移动；

2)发送抓拍指令

所述中央处理单元向所述抓拍摄像模块发送抓拍指令；

3)抓拍人脸图片

所述抓拍摄像模块接收抓拍指令后，根据所述采集摄像模块检测的人脸头像位置抓拍人脸图片；

4)编码人脸图片

所述采集摄像模块的采集摄像视频编码单元对所抓拍到的人脸图片编码成可传送的媒体码流，并通过两线式串行(Inter-Integrated Circuit，缩略词为I²C)总线传送至所述音视频处理信号模块；

5)解码人脸图片

所述音视频信号处理模块将所述媒体码流解码；

6)比对人脸图片

由中央处理单元将传送来的人脸图片与所述存储模块的人脸数据库中的人脸图片进行人像即时比对，或者

由网络通讯模块将解码后的人脸图片传送至客户端显示，并将传送过来的人脸图片与存储在客户端人像服务器的人脸数据库中的人脸图片进行人像搜索比对；

7)反馈比对结果

7·1)设置比对成功时报警：

如果能查找出与该人员的匹配信息，或者

如果能搜索出与该人员的匹配信息，该人员包括安全部门布控人员、重点防范的人员，以及客户端设置的需要查找的人员，系统将自动向报警设备发送报警信号，并立即将报警信息发送给相关人员；

7·2)设置比对失败时报警：

如果不能查找出或者搜索出与该人员的匹配信息，系统即判断为陌生人，系统将自动向报警设备发送报警信号，或者

立即根据该人员的特征将人脸图片分类保存在人脸数据库中，用于随后比较或排除具有类同或不同于已记录的面部特征的嫌疑人员；

8)返回原始状态

相关人员对系统反馈的比对结果进行确认后，系统返回原始状态继续正常工作。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明装置结构简单，成本低，具有较好的使用价值。不仅能实时监控重要区域，还能自动不间断地捕捉经过摄像CCD传感器的人脸图片，并将人脸图片与存储模块的人脸图片数据库进行人像即时比对，或者传送客户端，与人像服务器的人脸数据库进行人像搜索比对，并以报警方式反馈比对结果。拓展了视频监控设备应用场合，提高了应用场合的安全性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的硬件结构框图；

图2是本发明具体实施方式的应用方框简图；

图3是本发明具体实施方式的人脸比对方法步骤示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

一种如图1～3所示的基于人脸识别的网络视频监控设备，包括中央处理单元1、音视频信号处理模块9、存储模块8、时钟模块10、电源模块5、报警模块3、采集摄像镜头16、采集摄像模块14抓拍摄像镜头15、抓拍摄像模块13、网络通讯模块2，以及红外光源模块4。中央处理单元1、网络通讯模块2和音视频信号处理模块9集成于同一块主板18上，网络通讯模块2的接口与音视频信号处理模块9的音频输入/输出接口、报警模块3的信号输出接口、时钟模块10的接口设置在电源模块5上。

采集摄像模块14和抓拍摄像模块13为两个相同的百万像素级的CCD传感器模组，采集摄像模块14包括采集CCD传感器11以及与采集CCD传感器11连接用于对视频图像进行编码的采集摄像视频编码单元12，抓拍摄像模块13包括抓拍CCD传感器6以及与抓拍CCD传感器6连接用于对视频图像进行编码的抓拍摄像视频编码单元7，采集摄像模块14用于采集视频数据、获取实时视频监控图像，抓拍摄像模块13用于实时捕捉人脸图片。

采集摄像镜头16和抓拍摄像镜头15为两个相同的可调焦距的百万像素级的高清摄像镜头。

红外光源模块4是波长为850nm的大功率LED光源，设置于采集摄像模块14和抓拍摄像模块13周围，用于补光和照明，在工作环境光线弱时，红外光源模块4自动工作，进行补光和照明，保证装置在夜间无光照情况下能够正常工作；在工作环境光线强时，红外光源模块4自动关闭，以降低装置的功耗。

中央处理单元1采用深圳市海芯威视科技有限公司出品的HI3512芯片，具有视频采集、视频输出、人脸图片抓拍、人脸图片比对等功能，中央处理单元1分别与存储模块8、网络通讯模块2、音视频信号处理模块9、时钟模块10、报警模块3，以及电源模块5连接，用于实现音视频采集、音视频录制，以及人脸图片采集与比对、数据通讯、数据存储和输出控制。

网络通讯模块2是有线网络通讯模块和无线网络通讯模块中的一种，有线网络通讯模块由型号为RTL8201CP的以太网接口芯片和型号为PM44-11BP的网卡变压器组成，无线网络通讯模块是无线WIFI通讯模块和无线3G通讯模块中的一种，用于接收中央处理单元1的控制指令将采集的视频数据和抓拍的人脸图像传送至网络。

音视频信号处理模块9包括音视频信号与人脸图片解码电路、音视频输入/输出接口和音频输入/输出设备，音频输入设备为内置于壳体内的麦克风或者外接的麦克风，输出设备是内置于主壳体内的扬声器或者外接耳机，音视频信号与人脸图片解码电路用于对音视频监控系统中的至少一个监控通道采集的音视频数据以及抓拍的人脸图片数据进行解码，音频信号采用G726或者G711压缩标准。

存储模块8由型号为S29GL128P10TFI01的Flash Memory和型号为K4T51163QI-HCF7的DDR SDRAM组成，用于存储中央处理单元1内存数据、存储中央处理单元1的升级软件程序，或存储用于人脸比对的人脸数据库数据。

时钟模块10是型号为PCF8563T/F4的时钟芯片，用于提供记录视频采集、视频录像以及捕捉人脸图像的时间，时钟模块10的工作时间与客户端显示设备的时间同步，并具有实时自动校正功能。

报警模块3是继电器驱动报警设备19，用于接收中央处理单元发送报警指令驱动报警设备前端报警或后端报警，报警模块3支持侦查报警、探头报警和联动报警，以方便用户根据不同场合的需要选择报警点。

电源模块5是采用型号为MP1580降压开关模式转换器芯片的电源模块，用于向各个组成件供电。

本具体实施方式监控识别方法，提供人脸识别比对的人脸图片是存储模块8的人脸数据库中的人脸图片，和存储在客户端17人像服务器的人脸数据库中的人脸图片中的一种，客户端17为PC机或安全防护专用监控显示设备，通过网络与网络通讯模块2连接。

依次有以下步骤：

1)检测人脸目标

当有人员头像经过采集摄像CCD传感器时，采集摄像模块14将检测此人员头像的人脸图片参数，如果是符合抓拍要求的人脸图像目标，采集摄像模块14将在视频采集画面中的此人员头像闪红色方框标志，并随人员头像的移动而移动；

2)发送抓拍指令

中央处理单元1向抓拍摄像模块13发送抓拍指令；

3)抓拍人脸图片

抓拍摄像模块13接收抓拍指令后，根据采集摄像模块14检测的人脸头像位置抓拍人脸图片；

4)编码人脸图片

采集摄像模块14的采集摄像视频编码单元12对所抓拍到的人脸图片编码成可传送的媒体码流，并通过I²C总线传送至音视频处理信号模块9；

5)解码人脸图片

音视频信号处理模块9将媒体码流解码；

6)比对人脸图片

由中央处理单元1将传送来的人脸图片与存储模块8的人脸数据库中的人脸图片进行人像即时比对，或者

由网络通讯模块2将解码后的人脸图片传送至客户端17显示，并将传送过来的人脸图片与存储在客户端17人像服务器的人脸数据库中的人脸图片进行人像搜索比对；

7)反馈比对结果

7·1)设置比对成功时报警：

如果能查找出与该人员的匹配信息，或者

如果能搜索出与该人员的匹配信息，该人员包括安全部门布控人员、重点防范的人员，以及客户端17设置的需要查找的人员，系统将自动向报警设备19发送报警信号，并立即将报警信息发送给相关人员；

7·2)设置比对失败时报警：

如果不能查找出或者搜索出与该人员的匹配信息，系统即判断为陌生人，系统将自动向报警设备19发送报警信号，或者

立即根据该人员的特征将人脸图片分类保存在人脸数据库中，用于随后比较或排除具有类同或不同于已记录的面部特征的嫌疑人员；

8)返回原始状态

相关人员对系统反馈的比对结果进行确认后，系统返回原始状态继续正常工作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出如果干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种基于人脸识别的网络视频监控装置，包括中央处理单元以及分别与所述中央处理单元连接的音视频信号处理模块，存储模块、时钟模块、电源模块，以及报警模块，其特征在于：

设有采集摄像模块、抓拍摄像模块和网络通讯模块；

所述采集摄像模块包括百万像素级的采集摄像电荷藕合器件图像CCD传感器，以及与所述采集摄像CCD传感器连接的采集摄像视频编码单元，用于采集视频数据，获取实时编码视频监控图像，以及检测经过采集摄像CCD传感器的符合抓拍要求的人脸图像目标与人脸头像位置；

所述抓拍摄像模块包括百万像素级的抓拍摄像CCD传感器，以及与所述抓拍摄像CCD传感器连接的抓拍摄像视频编码单元，用于根据所述采集摄像模块检测的符合抓拍要求的目标与所述人脸头像位置抓拍其人脸图像传送进行有针对性的后续处理；

所述网络通讯模块与所述中央处理单元连接，是有线网络通讯模块和无线网络通讯模块中的一种，用于接收所述中央处理单元的控制指令将采集的视频数据和抓拍的人脸图像传送至网络，所述网络通讯模块与所述中央处理单元、所述存储模块和所述音视频信号处理模块集成于同一块主板上，所述网络通讯模块的接口与所述音视频信号处理模块的音频输入/输出接口、报警模块的信号输出接口以及时钟模块的接口设置于所述电源模块上。

2.如权利要求1所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

设有红外光源模块，所述红外光源模块设置在所述采集摄像模块和所述抓拍摄像模块的周围，所述红外光源模块与所述电源模块连接，在工作环境光线弱时，所述红外光源模块自动工作，进行补光和照明，在工作环境光线强时，所述红外光源模块自动关闭。

3.如权利要求1或2所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

设有可调焦距的百万像素级的高清采集摄像镜头，与所述采集摄像模块配合使用；

设有可调焦距的百万像素级的高清抓拍摄像镜头，与所述抓拍摄像模块配合使用。

4.如权利要求3所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

所述无线网络通讯模块是无线WIFI通讯模块和无线3G通讯模块中的一种。

5.如权利要求4所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

所述中央处理单元是系统控制和处理单元，是具有视频采集、视频输出、人脸图片抓拍、人脸图片比对功能的中央处理器，用于控制所述网络通讯模块从网络获取采集摄像模块音视频数据流，以及对音视频数据流进行处理；检测符合抓拍要求的目标的人脸图像和画面位置；发送控制指令给抓拍摄像模块抓拍人脸图像；将采集摄像模块发送的音视频数据流和抓拍摄像模块发送的人脸图像数据流提供给解码器解码；控制和管理解码器的解码过程；控制解码器将解码后的音视频数据通过自身的物理显示接口提供给外部的显示装置；控制将解码后的人脸图像数据流在本装置进行人像即时比对，或者发送控制指令给网络通讯模块将解码后的人脸图像数据流传送至客户端人像服务器进行人像搜索比对。

6.如权利要求5所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

所述音视频处理模块包括音视频信号与人脸图片解码电路、音视频输入/输出接口，以及音频输入/输出设备，所述音视频信号与人脸图片解码电路用于对音视频监控系统中的至少一个监控通道采集的音视频数据以及抓拍的人脸图片数据进行解码，所述音频信号采用G726或者G711压缩标准，所述音频输入/输出设备是内置或外接的麦克风、扬声器/耳机。

7.如权利要求6所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

所述存储模块包括闪速存储器Flash Memory和双倍速率同步动态随机存储器DDR SDRAM，用于存储中央处理单元内存数据、存储中央处理单元的升级软件程序，或存储用于人脸比对的人脸数据库数据。

8.如权利要求7所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

所述时钟模块是采用型号为PCF8563T/F4的时钟芯片的时钟模块，用于提供记录视频采集、视频录像以及捕捉人脸图像的时间，所述时钟模块的工作时间与客户端显示设备的时间同步，并具有实时自动校正功能。

9.如权利要求8所述的基于人脸识别的网络视频监控装置，其特征在于：

所述报警模块是继电器驱动报警设备，用于接收中央处理单元发送报警指令驱动报警设备前端报警或后端报警，所述报警模块支持侦查报警、探头报警和联动报警；

所述电源模块是采用型号为MP1580降压开关模式转换器芯片的电源模块，用于向各个组成件供电。

10.一种基于人脸识别的网络视频监控识别方法，其特征在于：

采用基于人脸识别的网络视频监控装置，所述基于人脸识别的网络视频监控装置包括中央处理单元以及分别与所述中央处理单元连接的音视频信号处理模块，存储模块、时钟模块、电源模块、报警模块，以及采集摄像模块、抓拍摄像模块、网络通讯模块和红外光源模块；

提供人脸识别比对的人脸图片是所述存储模块的人脸数据库中的人脸图片，和存储在客户端人像服务器的人脸数据库中的人脸图片中的一种，所述客户端为PC机或安全防护专用监控显示设备，通过网络与所述网络通讯模块连接；

识别方法依次有以下步骤：

1)检测人脸目标

当有人员头像经过采集摄像CCD传感器时，所述采集摄像模块将检测此人员头像的人脸图片参数，如果是符合抓拍要求的人脸图像目标，所述采集摄像模块将在视频采集画面中的此人员头像闪红色方框标志，并随人员头像的移动而移动；

2)发送抓拍指令

所述中央处理单元向所述抓拍摄像模块发送抓拍指令；

3)抓拍人脸图片

所述抓拍摄像模块接收抓拍指令后，根据所述采集摄像模块检测的人脸头像位置抓拍人脸图片；

4)编码人脸图片

所述采集摄像模块的采集摄像视频编码单元对所抓拍到的人脸图片编码成可传送的媒体码流，并通过两线式串行I²C总线传送至所述音视频处理信号模块；

5)解码人脸图片

所述音视频信号处理模块将所述媒体码流解码；

6)比对人脸图片

由中央处理单元将传送来的人脸图片与所述存储模块的人脸数据库中的人脸图片进行人像即时比对，或者

由网络通讯模块将解码后的人脸图片传送至客户端显示，并将传送过来的人脸图片与存储在客户端人像服务器的人脸数据库中的人脸图片进行人像搜索比对；

7)反馈比对结果

7·1)设置比对成功时报警：

如果能查找出与该人员的匹配信息，或者

如果能搜索出与该人员的匹配信息，该人员包括安全部门布控人员、重点防范的人员，以及客户端设置的需要查找的人员，系统将自动向报警设备发送报警信号，并立即将报警信息发送给相关人员；

7·2)设置比对失败时报警：

如果不能查找出或者搜索出与该人员的匹配信息，系统即判断为陌生人，系统将自动向报警设备发送报警信号，或者

立即根据该人员的特征将人脸图片分类保存在人脸数据库中，用于随后比较或排除具有类同或不同于已记录的面部特征的嫌疑人员；

8)返回原始状态

相关人员对系统反馈的比对结果进行确认后，系统返回原始状态继续正常工作。