CN104253979A - 一种自我感知型的智能摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于智能交通安全监测领域，提供了一种自我感知型的智能摄像机，该智能摄像机包括图像采集与处理模块、网络模块、补光模块、镜头模块、电源模块及传感器模块，所述镜头模块输出端连接所述图像采集与处理模块输入端，所述图像采集与处理模块输出端连接所述网络模块输入端，所述补光模块输入端连接所述图像采集与处理模块输出端，所述传感器模块输出端连接所述图像采集与处理模块输入端，所述图像采集与处理模块输出端连接所述电源模块输入端，所述电源模块分别电性连接所述镜头模块、图像采集与处理模块、网络模块、补光模块及传感器模块。本摄像机结构简单，智能化程度高，成本低、施工效率高、维修维护简单。

Description

一种自我感知型的智能摄像机

技术领域

本发明属于智能交通或视频安全监测领域，尤其涉及一种对违法嫌疑行为进行自动识别判断或通过图像对某些指定关键特征进行检测统计的智能摄像机。

背景技术

目前，安防视频监控和智能交通行业中所应用的摄像机普遍存在以下问题：视频监控图像效果不稳定，在某些较极端的气候以及光照条件下图像很差，无法满足全天候无死角监控的项目要求；缺乏诸多智能识别效果，自动化程度不够高，太多的人工参与导致了系统运行的严重低效；对施工人员要求较高，配置使用比较复杂，智能化程度不高，需要施工人员具有丰富的现场调试经验和图像视频相关的理论知识才能调试出来比较理想的效果；工程施工调试以及后期维护不方便，后期的维护成本较高。

发明内容

本发明提供一种自我感知型的智能摄像机，旨在解决以上所陈述的抓拍图像效果不稳定，智能化和自动化程度不够高，施工调试和后期维护难度大、成本高以及对施工人员的技术水平要求较高的问题。

本发明是这样实现的，一种自我感知型的智能摄像机，该智能摄像机包括图像采集与处理模块、网络模块、补光模块、镜头模块、电源模块及传感器模块，所述镜头模块输出端连接所述图像采集与处理模块输入端，所述图像采集与处理模块输出端连接所述网络模块输入端，所述补光模块输入端连接所述图像采集与处理模块输出端，所述传感器模块输出端连接所述图像采集与处理模块输入端，所述图像采集与处理模块输出端连接所述电源模块输入端，所述电源模块分别电性连接所述镜头模块、图像采集与处理模块、网络模块、补光模块及传感器模块。

本发明的进一步技术方案是：所述图像采集与处理模块根据采集到的图像亮度统计数据获取外部环境光照强度控制所述补光模块自动开启光源补充，依据外部环境对所述电源模块的供电输入进行自动控制，利用图像的内部计算结果自动控制镜头模块的运行参数及偏振动态。

本发明的进一步技术方案是：该智能摄像机还包括防护罩及云台，所述图像采集与处理模块、网络模块、补光模块、镜头模块、电源模块及传感器模块均设于所述防护罩内，所述防护罩设于所述云台上，所述云台控制端连接所述图像采集与处理模块的输出端，所述图像采集与处理模块通过对视频分析算法自动对所述云台进行控制和调整。

本发明的进一步技术方案是：所述图像采集与处理模块包括图像采集单元及微处理器单元，所述图像采集单元输出端连接所述微处理器单元输入端，所述微处理器单元对所述图像采集单元输入的数据进行分析、计算处理并将处理的数据进行压缩输出。

本发明的进一步技术方案是：所述镜头模块包括偏振镜、镜头及电控结构件，所述偏振镜设于所述镜头前端，所述电控结构件设于所述镜头后端，所述偏振镜连接所述电控结构件，所述镜头模块利用电控结构件的运动控制镜头光圈、焦距、偏振镜角度及其是否使能。

本发明的进一步技术方案是：所述传感器模块包括温湿度传感器、全球经纬度定位单元及指南针单元。

本发明的进一步技术方案是：所述补光模块包括LED补光单元及红外补光单元。

本发明的进一步技术方案是：所述网络模块包括有线网络单元及无线网络单元，所述有线网络单元采用以太网接口，所述无线网络单元采用WIFI网络接口或3G/4G网络接口。

本发明的进一步技术方案是：所述电源模块设有市电供电单元、风电供电单元及太阳能供电单元，所述太阳能供电单元包括太阳能电池板及稳压单元，所述太阳能电池板的输出端连接所述稳压单元的输入端。

本发明的进一步技术方案是：所述风电供电单元包括风力发电机、风电降压单元、卸载单元、驱动单元及风电整流单元，所述风力发电机的电压输出端分别连接所述风电降压单元的输入端及卸载单元的输入端，所述风电降压单元的输出端连接所述风电整流单元的输入端，所述卸载单元的控制端连接所述控制模块，所述驱动单元输出端连接所述风电整流单元控制端。

本发明的有益效果是：1.通过为图像采集与处理模块整合全球经纬度定位和电子指南针功能，可以更清楚的获取到当前太阳所在位置以及监控场景的顺逆光信息，配合图像采集模块内部的测光系统数据，就可以更精确的对其图像曝光参数进行调节，还可以针对正午逆光等极端情况下通过自动调节偏振镜的角度以及光圈大小来最优化全天候气象与光照条件下的图像质量效果。通过使用以上所描述的智能化图像自动调试策略，从整体上提高了各种气候与光照条件下的监控图像效果，同时大大简化了现场施工人员调试图像的难度，提高了施工效率；2.通过在图像采集与处理模块整合多种常用的视频分析算法，在摄像机内部即可完成对常见违法嫌疑行为的识别判断以及某些特定关键特征的检测计数等，配合网络通信协议的设计实现对视频图像后端处理系统或用户的实时报警和提示，减少了普通安防监控应用中过多的人工参与，极大提升了视频监控系统的智能化水平和综合使用程度，极大提高了视频监控系统管控人员的工作效率；3.所述智能摄像机配置了全方位的电源供应方案、网络接入方案和补光方案等，可由用户根据项目的具体施工要求以及外部环境限制进行自由选配，最大程度上为项目的实施提供了便捷性和灵活性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自我感知型智能摄像机的结构框图。

具体实施方式

附图标记：10-防护罩  20-图像采集与处理模块  30-镜头模块  40-网络模块  50-电源模块  60-传感器模块  70-补光模块  80-云台  201-图像采集单元  202-微处理器单元  301-偏振镜  302-镜头  303-电控结构件  401-以太网   402-WIFI  403-3G/4G  501-市电供电单元  502-风电供电单元  503-太阳能供电单元  601-温湿度传感器  602-全球经纬度定位单元  603-指南针单元  701-LED补光单元  701-红外补光单元

图1示出了本发明提供的自我感知型的智能摄像机，该智能摄像机包括图像采集与处理模块20、网络模块40、补光模块70、镜头模块30、电源模块50及传感器模块60，所述镜头模块30输出端连接所述图像采集与处理模块20输入端，所述图像采集与处理模块20输出端连接所述网络模块40输入端，所述补光模块70输入端连接所述图像采集与处理模块20输出端，所述传感器模块60输出端连接所述图像采集与处理模块20输入端，所述图像采集与处理模块20输出端连接所述电源模块50输入端，所述电源模块50分别电性连接所述镜头模块30、图像采集与处理模块20、网络模块40、补光模块70及传感器模块60。

所述图像采集与处理模块20用于对监控场景执行图像实时采集、视频分析与处理以及视频压缩等任务，提供处理后的视频图像流以及相关分析数据给视频图像后端处理系统利用；所述镜头模块30与图像采集与处理模块20的前端图像采集部分连接以实现图像实时采集；所述网络模块40用于把图像采集与处理模块20产生的视频流传输给视频图像后端处理系统；所述电源模块50用于为摄像机中的各个模块提供稳定可靠的电源供给；所述传感器模块60主要对摄像机安装的经纬度坐标位置、监控镜头方向、环境温湿度等进行实时采集，提供给图像采集与处理模块20使用；所述补光模块70用于在夜间、雨雪、雾霾、扬沙等低光照强度环境下由所述图像采集与处理模块20控制开启自动补光。所述图像采集与处理模块20负责对监控场景进行实时图像视频采集、基于实时采集的图像在模块内部运行各种视频分析算法对图像流中的关键特征进行辨识提取统计、对采集的图像进行视频/图像压缩以方便通过网络模块传输给视频图像后端处理系统等。所述图像采集与处理模块20包含的视频流分析功能，可对采集的原始图像进行自动倾斜及镜头畸变校正、图像防抖动、图像锐度及降噪增强；同时集成基于图像增强的透雾技术，可有效解决大雨、雾霾、扬沙天气对图像效果的影响；还可实现自动目标跟踪、移动侦测、越线报警、区域入侵检测、人流量统计、轨迹跟踪、物体遗留检测、拌线/穿越检测、打架斗殴检测等功能，对实时视频中的关键辨识特征进行甄别，必要时可向用户或视频图像后端处理系统发出报警/提示信息。

所述图像采集与处理模块20与所述镜头模块30相连接，用于对监控点位的场景进行实时图像采集，并基于采集到的视频图像进行视频分析处理和图像压缩，并将分析处理的结果以及视频流通过所述网络模块40传输到视频图像后端处理系统。所述电源模块50，用于给系统中的所有其他模块提供必要的电源供应。所述传感器模块60与图像采集与处理模块20相连接，为其提供温湿度、全球经纬度坐标位置以及电子指南针等传感信息。所述补光模块70与所述电源模块50以及所述图像采集与处理模块20相连接，在光照情况不佳时为图像采集提供必备的外部光源补充。

所述图像采集与处理模块20根据采集到的图像亮度统计数据获取外部环境光照强度控制所述补光模块70自动开启光源补充，依据外部环境对所述电源模块50的供电输入进行自动控制，利用图像的内部计算结果自动控制镜头模块30的运行参数及偏振动态。

 

该智能摄像机还包括防护罩10及云台80，所述图像采集与处理模块20、网络模块40、补光模块70、镜头模块30、电源模块50及传感器模块60均设于所述防护罩10内，所述防护罩10设于所述云台80上，所述云台80控制端连接所述图像采集与处理模块20的输出端，所述图像采集与处理模块20通过对视频分析算法自动对所述云台80进行控制和调整。所述云台80用于对摄像机的防护罩10外壳进行安装固定，并按照摄像机视频分析算法或者用户的指令控制摄像机的监控方向；所述防护罩10固定在所述云台80之上，通过所述云台80安装固定在杆件或者其他外部安装结构上；所述智能摄像机所包含的所有模块组成一个统一的一体化安装结构。所述云台80用于调整所述摄像机的监控方向，可由客户在视频图像后端系统中通过手动控制，也可由图像采集与处理模块20中的视频分析算法自动控制和调整。

所述云台80与防护罩10相连接，用于把整个智能摄像机固定在杆件或者安装结构件上；同时云台80与图像采集与处理模块20以及电源模块50连接，用户可在视频图像后端处理系统通过网络传输协议对云台80进行控制，也可设置根据摄像机内部视频分析算法的计算结果自动对云台80进行控制，实现动态调整摄像机监控方向与场景的目的。

所述图像采集与处理模块20包括图像采集单元201及微处理器单元202，所述图像采集单元201输出端连接所述微处理器单元202输入端，所述微处理器单元202对所述图像采集单元201输入的数据进行分析、计算处理并将处理的数据进行压缩输出。

所述镜头模块30包括偏振镜301、镜头302及电控结构件303，所述偏振镜301设于所述镜头302前端，所述电控结构件303设于所述镜头302后端，所述偏振镜301连接所述电控结构件303，所述镜头模块30利用电控结构件303的运动控制镜头光圈、焦距、偏振镜角度及其是否使能。图像根据内部自动曝光、自动白平衡、自动对焦算法的计算结果，通过电控结构件303对镜头光圈、焦距、偏振镜偏振角度及其使能与否进行自动控制。所述图像采集与处理模块20在实时采集的图像视频流基础上，对采集的原始图像进行自动倾斜及镜头畸变校正、图像防抖动、图像锐度及降噪增强；同时该模块内部集成基于图像增强的透雾技术，可有效解决大雨、雾霾、扬沙天气对图像效果的影响；还可实现自动目标跟踪、移动侦测、越线报警、区域入侵检测、人流量统计、轨迹跟踪、物体遗留检测、拌线/穿越检测、打架斗殴检测等功能，对实时视频中的关键辨识特征进行甄别，必要时可向用户或视频图像后端处理系统发出报警/提示信息。

所述镜头模块30与图像采集与处理模块20相连接，由图像采集与处理模块20通过对电控结构件303的控制，间接实现对镜头302焦距、光圈参数以及偏振镜301偏振角度、使能与否的控制。

所述传感器模块60包括温湿度传感器601、全球经纬度定位单元602及指南针单元603。所述传感器模块60为图像采集与处理模块20提供了温湿度、经纬度坐标位置以及电子指南针等传感信息，图像采集单元201因此可以更清楚的获取到当前太阳所在位置以及监控场景的顺逆光信息，配合图像采集与处理模块20内部的测光系统数据，就可以更精确对其图像曝光参数进行针对性的调节，还可以针对正午逆光等极端情况通过自动调节偏振镜301的角度以及镜头302的光圈大小来最优化全天候气象与光照条件下的图像质量效果。通过使用以上所描述的智能化图像自动调试策略，大大简化了现场施工人员调试图像的难度，提高了施工效率。所述图像采集与处理模块20与所述传感器模块60相连接，通过所述温湿度传感器601获取当前温湿度等传感信息，通过所述全球经纬度坐标定位单元602获取摄像机监控点所在的经纬度坐标位置与当前时间信息，通过所述电子指南针单元603获取当前智能摄像机镜头的监控方向，并综合利用所述图像采集与处理模块20内部的测光数据对当前监控场景的光照强度、顺逆光情况、气候情况等进行精确地计算和判断，根据计算结果对图像采集单元201中的图像曝光参数进行调整，以及通过镜头模块30的电控结构件303对镜头302光圈大小、偏振镜301偏振角度、偏振镜301使能与否等做出针对性调整，从而实现以自我感知的智能化方式在全天候条件下图像效果最优的目的。

所述补光模块70包括LED补光单元701及红外补光单元702。在外部环境光照强度较低时由所述图像采集与处理模块20控制自动开启以提供必要的光源补充。所述补光模块70与图像采集与处理模块20以及电源模块50连接，在光照情况不佳时为监控场景中的视频图像采集提供外部光源补充，该模块提供了LED补光和红外补光两种方式，用户可在项目的规划和施工中根据项目的具体要求灵活选择合适的方式。

所述网络模块40包括有线网络单元及无线网络单元，所述有线网络单元采用以太网401接口，所述无线网络单元采用WIFI402网络接口或3G/4G403网络接口。用户可根据项目的具体情况进行灵活部署。

所述电源模块50设有市电供电单元501、风电供电单元502及太阳能供电单元503，所述太阳能供电单元503包括太阳能电池板及稳压单元，所述太阳能电池板的输出端连接所述稳压单元的输入端。为系统中的所有其他模块与子模块提供必要的电源供应，用户可在项目的规划和施工中根据项目的具体要求灵活选择合适的方案。

所述风电供电单元502包括风力发电机、风电降压单元、卸载单元、驱动单元及风电整流单元，所述风力发电机的电压输出端分别连接所述风电降压单元的输入端及卸载单元的输入端，所述风电降压单元的输出端连接所述风电整流单元的输入端，所述卸载单元的控制端连接所述控制模块，所述驱动单元输出端连接所述风电整流单元控制端。

本发明实现步骤如下：A、图像采集模块通过传感器模块中内置的电子指南针判断当前的摄像机监控抓拍方向，通过传感器模块中的全球经纬度定位子模块获取设备安装的经纬度以及当前时间，利用设备安装的经纬度以及当前时间计算该监控点点位在当前时间的情况下太阳所处的位置；B、综合利用摄像机监控抓拍方向、当前太阳所在位置以及摄像机内部测光数据对摄像机的自动曝光参数进行高精度计算和调整，并通过镜头电控结构件对偏振镜以及镜头光圈进行相应的调整；C、摄像机内部在连续采集视频帧的基础上进行视频分析，自动对视频中违法嫌疑行为以及特定图像关键特征进行提取比对，自动对镜头焦距以及云台进行调整，在检测到特定可疑行为或关键特征时通过网络向用户或者视频图像后端处理系统及时发送报警提示信息；D、摄像机对采集到的实时图像进行视频压缩，通过网络模块把压缩视频数据及其相关的视频特征信息等传递给视频图像后端处理系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自我感知型的智能摄像机，其特征在于，该智能摄像机包括图像采集与处理模块、网络模块、补光模块、镜头模块、电源模块及传感器模块，所述镜头模块输出端连接所述图像采集与处理模块输入端，所述图像采集与处理模块输出端连接所述网络模块输入端，所述补光模块输入端连接所述图像采集与处理模块输出端，所述传感器模块输出端连接所述图像采集与处理模块输入端，所述图像采集与处理模块输出端连接所述电源模块输入端，所述电源模块分别电性连接所述镜头模块、图像采集与处理模块、网络模块、补光模块及传感器模块。

2.根据权利要求1所述的智能摄像机，其特征在于，所述图像采集与处理模块根据采集到的图像亮度统计数据获取外部环境光照强度控制所述补光模块自动开启光源补充，依据外部环境对所述电源模块的供电输入进行自动控制，利用图像的内部计算结果自动控制镜头模块的运行参数及偏振动态。

3.根据权利要求1或2所述的智能摄像机，其特征在于，该智能摄像机还包括防护罩及云台，所述图像采集与处理模块、网络模块、补光模块、镜头模块、电源模块及传感器模块均设于所述防护罩内，所述防护罩设于所述云台上，所述云台控制端连接所述图像采集与处理模块的输出端，所述图像采集与处理模块通过对视频分析算法自动对所述云台进行控制和调整。

4.根据权利要求3所述的智能摄像机，其特征在于，所述图像采集与处理模块包括图像采集单元及微处理器单元，所述图像采集单元输出端连接所述微处理器单元输入端，所述微处理器单元对所述图像采集单元输入的数据进行分析、计算处理并将处理的数据进行压缩输出。

5.根据权利要求4所述的智能摄像机，其特征在于，所述镜头模块包括偏振镜、镜头及电控结构件，所述偏振镜设于所述镜头前端，所述电控结构件设于所述镜头后端，所述偏振镜连接所述电控结构件，所述镜头模块利用电控结构件的运动控制镜头光圈、焦距、偏振镜角度及其是否使能。

6.根据权利要求5所述的智能摄像机，其特征在于，所述传感器模块包括温湿度传感器、全球经纬度定位单元及指南针单元。

7.根据权利要求6所述的智能摄像机，其特征在于，所述补光模块包括LED补光单元及红外补光单元。

8.根据权利要求7所述的智能摄像机，其特征在于，所述网络模块包括有线网络单元及无线网络单元，所述有线网络单元采用以太网接口，所述无线网络单元采用WIFI网络接口或3G/4G网络接口。

9.根据权利要求8所述的智能摄像机，其特征在于，所述电源模块设有市电供电单元、风电供电单元及太阳能供电单元，所述太阳能供电单元包括太阳能电池板及稳压单元，所述太阳能电池板的输出端连接所述稳压单元的输入端。

10.根据权利要求9所述的智能摄像机，其特征在于，所述风电供电单元包括风力发电机、风电降压单元、卸载单元、驱动单元及风电整流单元，所述风力发电机的电压输出端分别连接所述风电降压单元的输入端及卸载单元的输入端，所述风电降压单元的输出端连接所述风电整流单元的输入端，所述卸载单元的控制端连接所述控制模块，所述驱动单元输出端连接所述风电整流单元控制端。