CN102905113A - 一种基于图像识别技术的粮食仓库智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像识别技术的智能监控系统，应用在粮食仓库监控领域。利用监控录像的视频信息由计算机自动识别和解图像,识别出粮仓粮食储备情况，自动监管、稽核、报警，并留存相关证据，从而实现粮食仓储智能监控和管理的目的。

Description

一种基于图像识别技术的粮食仓库智能监控系统

技术领域

本发明涉及一种监视系统，尤其涉及一种基于图像识别技术的智能监控系统，应用在粮食仓库监控领域。

背景技术

传统对于粮食仓库的管理和稽核都是采用全人工的方式，例如人为记录粮食进出库数量、时间、保管情况等。这样的管理模式人为因素很大，不利于稽核，并且自动化程度很低。

传统的监控系统，视频数据只能作为监控录像使用，视频数据的利用率很低，不能作为检测数据使用，无法从视频图像中提取出被监测物体的数据信息。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于图像识别技术的粮食仓库智能监控系统。利用监控录像的视频信息由计算机自动识别和解图像,识别出粮仓粮食储备情况，自动监管、稽核、报警，并留存相关证据，从而实现粮食仓储智能监控和管理的目的。

本发明是这样实现的：

本发明采用的主要技术原理是图像识别技术。图像识别是由模式识别发展起来的，该处理输入的是图像，输出的是一种描述。这种描述不仅仅是单纯的用符号做出详细的描绘，而且要利用客观世界的知识使计算机进行联想、思考以及推论，从而理解图像所表现的内容。图像识别的重点是在图像分析的基础上，进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互关系，并得出对图像被荣含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行动。

基于以上图像识别技术，本发明包括粮食仓库视频采集模块，用于采集被监控现场的视频信息；粮食储量自动识别模块，用于对视频码流的图像识别，测算粮食储量，如图1所示。其中粮食仓库视频采集模块包括视频头、编码器，视频信息直接通过监控视频头采集而来，不用另设信息采集设备，提高设备利用率。

所述图像识别模块采用以下三个环节进行粮食储量识别，粮食仓库立体图如图2所示，

（1）颜色的提取，将图像转换到色调子空间,提取标尺特定的红色,初步确定兴趣区域；

（2）边缘的提取，基于已提取出来的红色区域,采取边界分割Robert局部边缘检测算子方法并结合迭代阈值处理,提取具有相同差分值的部分；

（3）矩形标尺的判定，对已提取的目标对象体,通过一定的匹配原则判定矩形标尺区域。

本发明还可以包括识别数据管理数据库，用于管理图像识别过程产生的中间图片、识别结果等数据。

本发明还可以包括环境参量分析模块，用于智能识别数据的记录管理，形成常规数据参量；可依据实际情况添加拟影响识别结果的条件参数，进行合理计算，便于减少智能识别数量的误差。

本发明还可以包括粮食储量稽核模块，用于核对申报数据与识别数据，对粮食进出库数据的数量、时间进行核对，并留存报警数据。

本发明还可以包括视频码流管理模块，采用数据库技术存储、管理系统相关码流，并标注相关地点、时间、批次信息。

所述视频码流管理模块管理的监控视频包括：普通监控视频码流，采用监控视频数据库与文件系统管理；报警视频码流，存放在报警视频码流数据库。

本发明还可以包括监控与控制模块，用于视频监控、码流调用、码流查询、异常变化自动报警等，并且具备远程控制摄像头的功能。

所述监控与控制模块包括解码器、监视器和监控管理平台。

所述监控管理平台包括系统管理功能模块、跨级预览功能模块、录像管理功能模块、报警管理功能模块。

所述系统管理功能模块，包括设备管理模块、系统管理模块、用户管理模块、日子管理模块。

本发明还可以包括系统基本信息管理数据库，用于管理系统最为基础的相关信息，它由用户身份权限管理数据库、监控设备基本信息数据库与监控场所基本信息数据库组成。

本发明还可以包括辅助数据库，用于系统运行过程中建立一些临时数据库来辅助系统进行管理。

本发明还包括通信设备，用于视频信息以及操作信息的网络级传输。通信设备采用采用GIS架构提供网络及码流传输。所述码流传输采用IP组播的方式。实现各粮仓现场视频码流的采集和网络级传输，并提供网络级视频监视各粮仓现场功能，满足监管方以高清晰度视频方式实时监视各仓库要求，解决码流在互连网上传输时易于断流的问题，以GIS方式提供网络级码流调用及码流存储、查询、报警等功能。采用IP组播技术进行视频流传输，低成本实现图像一次编码，多点调看的功能。

本发明的特点在于，通过图像识别技术，有效监控粮仓内粮食的变化情况，确定其是否按照计划进行变化，如未按照计划进行，实施管理干预;防止无关人员进入，并同时具有远程监管职能，具体包括粮仓现场图像的获取、根据图像判断具体状况、相关证据的上传、证据的管理与应用等环节。

本发明采数据库存储与管理码流，避免了目前商业化视频监控系统采用文件系统管理视频码流，安全性差，使用不方便的缺点。

附图说明

图1为本发明原理示意图；

图2为立体仓景图示；

图3为本发明实施例架构图；

图4为本发明拓扑图。

具体实施方式

本实施例的架构如图3所示，包括粮仓视频采集模块、通信设备、视频码流管理模块、粮食储量自动识别模块、环境参量分析模块、粮食储量稽核模块、监控与控制模块以及监控码流数据库、报警视频码流数据库、识别数据管理数据库、系统基本信息管理数据库、辅助数据库。

系统实现原理为：粮食仓库视频采集系统实现各粮仓现场视频码流的采集，之后通过网络级传输，并提供网络级视频监视各粮仓现场功能；视频码流管理系统以数据库为手段管理相关视频码流，并为码流标注相关地点、时间、批次信息；粮食储量自动识别系统根据视频码流管理系统提供的码流进行识别，将所识别数据存储在识别数据库中，由智能识别管理系统处理；粮食储量稽核系统以实际识别数据对各进出库申报数据的数量、时间进行核对，形成稽核结果。

各模块主要功能:

（1）粮食仓库视频采集模块

通过视频头，实现各粮仓现场视频码流的采集。

（2）视频码流管理模块

采用数据库技术存储、管理粮食仓库视频监视系统相关码流，尤其是报警码流段的数据库管理，标注相关地点、时间、批次信息，满足证据管理要求。

（3）粮食储量自动识别模块

在平面图像对象体数量识别研究基础上，开发实现粮食储量自动识别系统，实验证明识别数量误差小于3%。

（4）环境参量分析模块

负责智能识别数据的记录管理，形成常规数据参量；可依据实际情况添加拟影响识别结果的条件参数，进行合理计算，便于减少智能识别数量的误差。

（5）粮食储量稽核模块

主要功能是以粮食进出库管理系统提供的进出库数据为申报数据，识别数据管理系统提供的动态仓库储量识别数据库为核对数据，对粮食进出库数据的数量、时间进行核对，并对核对结果形成核对清单，作为财政资金和补贴发放的依据，如进出库数据的数量、时间核对有误差，则系统自动报警，留存报警数据。

（6）监控与控制模块

监控与控制模块主要是提供给各级粮食监管部门及储粮单位的一个浏览查询操作的平台，权限按级别归类。监控与控制模块的实现：客户端作用是方便上层用户实时浏览、回放现场情况，通过查询智能识别日志来得知近一段时间的异常情况发生时间及地点，分为实时浏览、回放及查询智能识别日志等模块。

监控与控制模块的主要功能如下：

A、系统管理功能

设备管理：管理服务器可添加、删除、配置各功能服务器。

系统管理：管理服务器创建各个分控中心，并添加相应的功能服务器为之提供服务，添加、删除、配置分控区域用户权限范围内的监控点；

用户管理：创建各级区域用户，对用户的访问权限进行预先分配，在用户需要登录访问时，进行权限的验证；

日志管理：系统内各种服务器、各个操作用户的操作记录；系统内设备报警、异常状态的记录。

B、跨级预览功能系统的预览控制功能分别在总控和分控中心两级的监控客户端软件上实现，分为监控主机预览、解码上电视墙预览。实时流可通过流媒体服务器进行多级转发，也可以采用组播技术进行分发。

C、录像管理功能

录像计划：在各分控中心的DVR上进行分散录像；在总控中心基于触发条件进行集中录像。两种方式均支持磁盘预分配技术，提高检索效率及杜绝磁盘碎片。

录像回放的形式：在监控主机上进行回放，也可在电视墙上进行回放；DVR和存储设备（基于存储管理软件）支持录像资料远程点播（VOD）。

录像资料的管理：DVR、集中存储设备均支持循环与非循环录像，支持录像资料的远程下载、USB存储设备备份。

D、报警管理功能

管理服务器对报警输入、输出进行布撤防，并将报警信息转发给相应分控智能决策中心，由监控管理平台进行处警。监控管理平台可联动弹出相关视频窗口、电脑屏幕或/与电视墙显示、声音报警、电子地图热点闪烁、PDA移动电脑或直接控制前端报警输出。

（7）数据库说明

由于数据库系统提供了强大的数据管理功能和快捷的查询检索功能，所以系统在多个模块中借助数据库实现相应功能。

A、视频图像码流数据管理数据库

监控视频分为普通监控视频和报警监控视频两种，普通监控视频价值含量较低，容量巨大，而报警视频是监控部门进行判别的基础，十分宝贵。因此，系统采用不同方式管理普通监控视频和报警视频，监控视频采用数据库与文件系统相结合的管理方法，报警视频全部入库管理。视频图像码流数据管理数据库负责管理摄像设备采集得到的监控视频和报警视频，包括报警视频码流管理数据库、监控视频码流管理数据库。

报警码流管理数据库提供对特殊报警视频码流进行管理，其中包括通过移动侦测检测得到的活动可疑物报警以及粮食发生变动的报警视频，数据项包括报警视频编号、开始时间、视频长度等信息，此数据库记录的报警视频码流是系统进行图像识别分析的源视频。监控视频码流管理数据库记载管理普通监控视频的基本信息，包括视频编号、开始时间、存放路径等信息。

B、识别数据管理数据库

系统对粮食批次进出库的报警视频进行图像识别分析，识别数据管理数据库负责管理此过程产生的中间图片、识别结果等数据。识别数据管理数据库包括识别视频信息数据库、识别结果管理数据库、识别中间图像管理数据库。识别视频信息数据库记录了进行图像识别分析的报警视频信息，主要包括识别报警视频编号、批次编号，系统可通过此编号从报警视频数据库中提取报警视频，并将此视频与批次信息联系在一起。识别结果管理数据库记录图像分析的结果，系统通过图像识别分析出粮库发生变化的粮食数量，并将此数据存储在识别结果管理数据库中。识别中间图像管理数据库负责管理在图像识别过程中生成的分析图片，这些图片可以反映图像识别的完整过程，使得识别过程清晰明了。

C、系统基本信息管理数据库

系统基本信息管理数据库管理系统最为基础的相关信息，它由用户身份权限管理数据库、监控设备基本信息数据库与监控场所基本信息数据库组成。用户身份权限管理数据库负责管理系统所用者的基本信息，如员工编号、姓名、部门、职称等，由于监管工作的保密性，系统必须对使用者严格划分使用权限，不同部门不同职位的用户所掌握的权限也不同，上级部门为下级部门划分权限，高级领导为下属划分权限，严格保证系统使用的安全性。监控设备基本信息数据库负责管理安置在监控粮仓内的监控设备的基本信息，其中包括摄像设备的IP地址、种类、型号、像素值、生产厂家等信息。监控中心实现对监控设备远程控制就需要借助监控设备基本信息数据库记录的信息。监控场所基本信息数据库负责管理监控粮仓的基本信息，包括粮仓的名称、地址、储量、所属单位等信息。

D、辅助数据库

系统在运行过程中需要建立一些临时数据库来辅助系统进行管理，这些临时数据库的结构并不固定，系统根据具体客观需要，自定义设计数据库格式，增加辅助数据库管理的灵活性。如通信线程管理数据库主要负责对执行视频传输工作的传输线程进行控制管理，通信线程管理数据库主要记录线程的编号、状态、所载码流片段编号等信息，系统可以根据此数据库中记录的信息来查明传输线程的运行情况。

（8）通信设备

如图4所示，为本发明的拓扑图。通信设备提供网络级传输，并提供网络级视频监视各粮仓现场功能，满足监管方以高清晰度视频方式实时监视各仓库要求，以GIS方式提供网络级码流调用及码流存储、查询、报警等功能，解决码流在互连网上传输时易于断流的问题。采用IP组播技术进行视频流传输，低成本实现图像一次编码，多点调看的功能。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于，包括：

粮食仓库视频采集模块，用于采集被监控现场的视频信息；

粮食储量自动识别模块，用于对视频码流的图像识别，测算粮食储量。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于所述粮食储量自动识别模块为图像识别模块，用于：

颜色的提取，将图像转换到色调子空间,提取标尺特定的红色,初步确定兴趣区域；

边缘的提取，基于已提取出来的红色区域,采取边界分割Robert局部边缘检测算子方法并结合迭代阈值处理,提取具有相同差分值的部分；

矩形标尺的判定，对已提取的目标对象体,通过一定的匹配原则判定矩形标尺区域。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于还包括识别数据管理数据库，用于管理图像识别过程产生的中间图片、识别结果等数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于还包括环境参量分析模块，用于智能识别数据的记录管理，形成常规数据参量；可依据实际情况添加拟影响识别结果的条件参数，进行合理计算，便于减少智能识别数量的误差。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于还包括粮食储量稽核模块，用于核对申报数据与识别数据，对粮食进出库数据的数量、时间进行核对，并留存报警数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于所述粮食仓库视频采集模块包括视频头、编码器。

7.根据权利要求1或5或6所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于还包括视频码流管理模块，采用数据库技术存储、管理系统相关码流，并标注相关地点、时间、批次信息。

8.根据权利要求7所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于所述视频码流管理模块管理的监控视频包括：

普通监控视频码流，采用监控视频数据库与文件系统管理；

报警视频码流，存放在报警视频码流数据库。

9.根据权利要求8所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于还包括监控与控制模块，用于视频监控、码流调用、码流查询、异常变化自动报警等。

10.根据权利要求9所述的一种基于图像识别的粮食仓库智能监控系统，其特征在于所述监控与控制模块包括解码器、监视器和监控管理平台；

优选地，所述监控管理平台包括系统管理功能模块、跨级预览功能模块、录像管理功能模块、报警管理功能模块；

优选地，所述系统管理功能模块，包括设备管理模块、系统管理模块、用户管理模块、日子管理模块；

优选地，所述监控与控制模块还包括系统基本信息管理数据库，用于管理系统最为基础的相关信息，它由用户身份权限管理数据库、监控设备基本信息数据库与监控场所基本信息数据库组成；

优选地，所述监控与控制模块还包括辅助数据库，用于系统运行过程中建立一些临时数据库来辅助系统进行管理；

优选地，所述监控与控制模块还包括通信设备，用于视频信息以及操作信息的网络级传输；

优选地，通信设备采用采用GIS架构提供网络及码流传输；

优选地，所述码流传输采用IP组播的方式。

Images