CN103366483B - 监控报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监控报警系统，所述系统包括：雷达，用于发射脉冲信号，采集回波脉冲信号，并根据所述回波脉冲信号判断所述雷达扫描区域内是否存在指定活体，并向综合判断模块发送判断信息；摄像头，用于采集视频图像，并将所述视频图像发送给所述综合判断模块；综合判断模块，用于当根据所述视频图像检测到运动目标，且根据所述判断信息判断所述雷达扫描区域内存在指定活体时，则报警。本发明提供的监控报警系统，通过雷达判断扫描区域内是否存在指定活体，摄像头采集视频图像，由综合判断模块根据雷达的判断结果结合视频图像，判断是否报警，相比现有的通过运动检测来判断是否报警的监控报警系统，可以有效降低误报率。

Description

监控报警系统

技术领域

本发明涉及一种监控技术领域，特别是涉及一种监控报警系统。

背景技术

传统的监控报警系统，是通过对视频帧图像进行运动检测来实现的，用当前帧与背景图进行比较来得到前景图像，对前景图像进行分割得到运动目标。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

运动检测对关照变化、阴影、高光、雨雪等恶劣天气非常敏感，在这些情况下，无法准确检测出运动目标。而且准确地检测出场景中各种姿态的人在计算机视觉领域还是一个难题。因此，传统的监控报警系统误报率高。

发明内容

基于此，有必要针对上述现有的监控报警系统误报率高的问题，提供一种监控报警系统。

一种监控报警系统，所述系统包括：

雷达，用于发射脉冲信号，采集回波脉冲信号，并根据所述回波脉冲信号判断所述雷达扫描区域内是否存在指定活体，并向综合判断模块发送判断信息；

摄像头，用于采集视频图像，并将所述视频图像发送给所述综合判断模块；

综合判断模块，用于当根据所述视频图像检测到运动目标，且根据所述判断信息判断所述雷达扫描区域内存在指定活体时，则报警。

上述监控报警系统，通过雷达判断扫描区域内是否存在指定活体，摄像头采集视频图像，当根据所述视频图像检测到运动目标，且根据所述判断信息判断所述雷达扫描区域内存在指定活体时则报警，相比现有的通过运动检测来判断是否报警的监控报警系统，可以有效降低误报率。

附图说明

图1为一个实施例中监控报警系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种监控报警系统，该系统包括：

雷达120，用于发射脉冲信号，采集回波脉冲信号，并根据回波脉冲信号判断雷达120扫描区域内是否存在指定活体，并向综合判断模块160发送判断信息。

指定活体可以是人或动物。雷达120用于通过其信号发生机发射脉冲信号，通过其信号接收机采集回波脉冲信号。回波脉冲信号是发射出的脉冲信号，经环境反射回来的信号，因此可以根据回波脉冲信号判断扫描区域内是否存在指定活体，并向综合判断模块160发送判断信息。雷达120的扫描区域可以是一个锥角。雷达120可以用于只在判断其扫描区域内存在指定活体时，才向综合判断模块160发送判断信息，此时综合判断模块160用于收到判断信息，即可以判断雷达120的扫描区域内存在指定活体。判断信息可以包括该指定活体的位置信息，比如指定活体距离雷达120的距离、指定活体所在的方位角等信息。雷达120也可以用于在未检测到指定活体时，向综合判断模块160发送未检测到指定活体的判断信息，当检测到指定活体时，向综合判断模块160发送检测到指定活体的判断信息。

在一个实施例中，雷达120为超宽带雷达（UWB）或脉冲雷达。超宽带雷达可以准确地探测出生命信号（呼吸、心跳、微动等），天气、光照条件的影像非常小，可以探测到任何姿态的人，可靠性高。

在一个实施例中，雷达120用于通过计算获得回波脉冲信号的频谱，根据回波脉冲信号的频谱和预设的指定活体的频谱，判断雷达120扫描区域内是否存在指定活体。具体地，雷达120用于先对回波脉冲信号做去噪处理（比如直流偏移去除、背景噪声去除和时变增益等，也可以不做去噪处理），然后对回波脉冲信号做能量积分后，做滑动窗口函数处理，再做小波变换，去除噪声，得到回波脉冲信号的频谱。雷达120用于获取回波脉冲信号的频谱中与指定活体的频谱对应的频谱值，当频谱值高于活体频谱阈值时，判断雷达120扫描区域内存在指定活体。由于人的呼吸、心跳有固有频率，并且和其它动物不同，因此可以通过对回波脉冲信号的频谱进行分析，从而判断扫描区域内是否有人。可以通过预设不同的指定活体的频谱，实现对不同的指定活体是否存在于扫描区域内作出判断。也可以同时预设多个指定活体的频谱，实现同时对多个指定活体是否存在于扫描区域内作出判断。

摄像头140，用于采集视频图像，并将视频图像发送给综合判断模块160。

摄像头140可以是定焦的、自动变焦的、固定的、可转动的等，这里不做限定。摄像头140可以是集成其它功能的，也可以是集成于其它设备中的等。

综合判断模块160，用于当根据所述视频图像检测到运动目标，且根据所述判断信息判断所述雷达扫描区域内存在指定活体时，则报警。

报警可以是通过扬声器发声，也可以是通过屏幕显示报警的文字或图像，还可以是通过网络发送报警信息等，这里不做限定。

在一个实施例中，判断信息包括指定活体的位置信息，综合判断模块160用于根据位置信息、运动目标在视频图像中的位置，以及雷达120的坐标系和摄像头140的成像坐标系的对应关系，判断指定活体和运动目标是否在指定区域内，若是则报警。雷达120进行扫描使用的是物理坐标系，即三维的坐标系，而摄像头140的成像过程是将现实世界投影到图像平面上，即将三维的物体坐标投影到二维的图像平面上。因此，需要通过雷达120的坐标系和摄像头140的成像坐标系的对应关系，将雷达120的坐标系和摄像头140的成像坐标系关联起来，建立空间中的每一点和图像平面像素的对应关系。比如在摄像头140的成像坐标系上，预先设置指定区域，当雷达120用于判断其扫描范围内存在指定活体时，根据指定活体的位置信息，将指定活体映射到图像坐标系中，当其在指定区域内时，且根据视频图像检测到指定区域内有运动目标时，综合判断模块160用于报警。

在一个实施例中，综合判断模块160用于根据视频图像帧与帧之间的差异，分离出背景图像与前景图像，根据前景图像判断是否检测到运动目标。比如如果前景图像的面积低于检测阈值，那么可以忽略掉该前景图像，判断没有检测到运动目标。

在一个实施例中，综合判断模块160可用于使用高斯混合模型对视频图像进行运动目标检测，具体的，包括：

1）利用视频图像其中一帧初始化高斯混合模型的参数。

参数包括高斯分布的均值、方差、权重等。可以利用视频图像的第一帧初始化高斯混合模型的参数。

2）对于接收到的视频图像的每一帧，依次对每个像素进行处理，分为背景像素和前景像素。

对于每一个像素，如果该像素能够和一个高斯分量匹配，即该像素和高斯分量的均值的差在指定倍数的方差范围内，则更新该高斯分量的均值、方差、权重。该像素被判定为背景像素，即将前景图像中该像素置为0。

否则，替换掉最后一个高斯分量，将其均值设为本像素值，方差设为0，权重为一个很小的初始化权重。该像素被判定为前景像素，即将前景图像中该像素置为1。

对所有分量按照权重和方差的比值进行排序，并且做权重归一化。即将所有分量的权重除以权重的和。

3）对前景图像进行腐蚀和膨胀。

腐蚀是删除前景图像边界的某些像素，膨胀是为前景图像的边界添加某些像素，即对前景图像进行形态学处理。腐蚀和膨胀的目的是去除前景图像中的噪声，运动目标由于颜色和背景接近或者其它噪声的干扰，可能导致检测的结果出现镂空，因此需要对前景图像进行形态学处理，得到准确的前景图像。

4）对前景图像进行连通域处理，获得运动目标。

连通域处理是将前景图中的非0像素分割成一些不相交的区域，这些区域内部的像素是联通的，即相邻像素都连接在一起而没有中断，从而得到运动目标。可以设置检测阈值过滤掉面积（比如可以用包含的像素的个数表示面积）过小的运动目标。

综合判断模块160可以用于综合雷达120发送的判断信息和视频图像了，当根据所述视频图像检测到运动目标，且根据所述判断信息判断所述雷达扫描区域内存在指定活体时，则报警。相比现有的通过运动检测来判断是否报警，可以有效降低误报率。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种监控报警系统，其特征在于，所述系统包括：

超宽带雷达，用于发射脉冲信号，采集回波脉冲信号，计算获得所述回波脉冲信号的频谱，根据所述回波脉冲信号的频谱和预设的人体的频谱判断超宽带雷达扫描区域内是否存在人体，并向综合判断模块发送判断信息；

摄像头，用于采集视频图像，并将所述视频图像发送给所述综合判断模块；

综合判断模块，用于若根据所述判断信息判断所述超宽带雷达扫描区域内存在人体，则根据所述判断信息所包括的人体的位置信息将所述人体映射到所述摄像头的成像坐标系中；当所述人体映射在所述成像坐标系的指定区域内时，且根据所述视频图像检测到所述指定区域内有运动目标时，则报警。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超宽带雷达还用于获取所述回波脉冲信号的频谱中与所述人体的频谱对应的频谱值，当所述频谱值高于活体频谱阈值时，判断所述超宽带雷达扫描区域内存在所述人体。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述超宽带雷达还用于对所述回波脉冲信号做能量积分后，做滑动窗口函数处理，得到所述回波脉冲信号的频谱。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述超宽带雷达还用于在对所述回波脉冲信号做能量积分之前，对所述回波脉冲信号做去噪处理；对经过滑动窗口函数处理的所述回波脉冲信号做小波变换，去除噪声。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置信息包括所述人体距离所述超宽带雷达的距离和所述人体所在的方位角。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述综合判断模块还用于根据所述视频图像帧与帧之间的差异，分离出背景图像与前景图像，根据所述前景图像判断是否检测到所述运动目标。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述综合判断模块还用于利用所述视频图像其中一帧初始化高斯混合模型的参数；对于接收到的所述视频图像的每一帧，依次对每个像素进行处理，分为背景像素和前景像素，获得所述前景图像；对所述前景图像进行腐蚀和膨胀后，进行连通域处理，获得所述运动目标。