CN104504852A - 一种基于图像预警婴儿安全监护器及婴儿安全判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于图像预警婴儿安全监护器及婴儿安全判断方法，其包括：婴儿监护摄像端、图像预警显示端和无线WI-FI网络设备。本发明中图像预警婴儿监护器使用家用的无线IP摄像头、WI-FI无线路由器和手机、平板电脑等智能终端设备即可实现婴儿监护器功能。该监护器结构简单，成本较低，还能够实时播放婴儿图像和声音，并在婴儿有动作行为时自动识别、报警提示监护人，特别是在婴儿睡眠期间可极大减轻监护人思想负担。

Description

一种基于图像预警婴儿安全监护器及婴儿安全判断方法

技术领域

本发明涉及监护设备和图像处理技术领域，特别涉及一种基于图像预警婴儿安全监护器及婴儿安全判断方法。

背景技术

婴儿监护器(Baby Monitor)作为一种家庭安全防护系统，在人力成本越来越大的今天，有着越来越大的需求。一般的婴儿监护器由看护端和显示端两部分组成，在宝宝的房间中放置看护端，即可以通过显示端随时显示出宝宝的状态。利用婴儿监视器，监护人无需寸步不离即可了解到婴儿状态。

目前的婴儿监护器，如发明专利-800M无线婴儿监护器(申请号：CN201210354659.8)，其代表了目前很多婴儿监护器的产品形式，看护端和显示端都需要采用独立电子终端，即都需要专业电路进行设计实现，这主要存在以下几个问题：

(1)电路、结构复杂，故障率高；

(2)功能简单，显示端一般只能完成监视功能，尚无自动判断婴儿状态是否安全功能。特别是当婴儿睡眠时，为防止其睡醒后从床上翻落，必须时刻关注显示端，监护人精神负担沉重。因此，目前市场上产品难以满足客户实际需要。

(3)通用性差，看护端和显示端都需要采用专用电子设备，使得应用成本较高。

显然，这些存在的问题从根本上影响着婴儿监护器的发展和推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有婴儿监护器技术中的不足，提供一种基于图像预警婴儿安全监护器及婴儿安全判断方法。使得婴儿监护人无需时刻关注视频显示端，当婴儿有动作发生危险前(特别例如婴儿睡醒后从床上翻落)，系统自动提供语音或警铃报警，提醒监护人及时采取措施，避免危险发生。

本发明所提供的基于图像预警婴儿安全监护器，具体的技术方案如下：

一种图像预警婴儿安全监护器包括：婴儿监护摄像端、图像预警显示端和无线WI-FI网络设备。所述无线WI-FI网络设备构建WI-FI局域网，以用于婴儿监护摄像端与图像预警显示端的无线WI-FI网络通信。

婴儿监护摄像端采用含麦克风的无线IP摄像头，将采集到的图像和声音通过WI-FI网络传给图像预警显示端进行处理。婴儿监护摄像端采集的图像速率大于24帧/秒，图像分辨率大于640×480。

图像预警显示端包括图像预警显示端硬件系统和图像预警显示端软件系统。其中图像预警显示端硬件系统，可使用一般的便携式WI-FI通信设备，如Android、iOS、Windows系统的手机或平板等。

图像预警显示端软件系统包括音视频数据接收模块、图像预警处理模块、报警提示模块和音视频播放显示模块。所述音视频数据接收模块，用于接收婴儿监护摄像端发送过来的音频和视频数据，然后同时将音频和视频数据传至所述音视频播放显示模块，将视频数据传至所述图像预警处理模块；所述图像预警处理模块，通过婴儿行为图像预警方法将接收到的视频数据进行处理，如发现婴儿有动作行为，则告知所述报警提示模块；所述报警提示模块，在接到所述图像预警处理模块发过来的消息后进行语音提示或报警铃；所述音视频播放显示模块，将音视频数据接收模块发过来音视频数据进行发声和显示。

本发明另一目的在于提供一种婴儿行为图像预警方法。包含以下的步骤：

1)图像预警处理模块从音视频数据接收模块传来的图像序列中，按照2～15帧/秒的可调抽取速率进行运动检测与目标跟踪。

2)首先对抽取得到每帧图像进行直方图均衡和自适应滤波等处理以抑制环境和噪声影响，然后采用基于最优阈值的相邻帧间差分法或基于卡尔曼滤波器的自适应背景估计差分法检测和标记运动目标区域。针对每一运动目标区域确定其的位置信息、形态特征、运动参数等有效特征值信息来进行运动目标检测和预警。

3)按照风险报警级别和最小风险贝叶斯决策方法，根据前后帧图像的特征值差异比(如0.8～1.2之间)，综合连续若干次的运动目标检测结果，判定婴儿是否存在明显动作行为(如翻身等)，并将判定结果提交提示报警模块进行语音提示或报警。比如连续5帧运动检测有效，则发出语音提示；连续10帧运动检测有效，则发出报警。

4)在运动检测分析过程中，每当婴儿监护摄像端旋转方向或角度，则按照自适应背景估计算法更新背景帧，再重新开始进行运动分析计算。

本发明所述图像预警婴儿监护器使用家用的无线IP摄像头、WI-FI无线路由器和手机即可实现婴儿监护器功能。系统结构简单，成本较低，其还能够实时播放婴儿图像和声音，并在婴儿有动作行为时自动识别、报警提示监护人，特别是在婴儿睡眠期间可极大减轻监护人思想负担。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明整体结构示意图

图2为本发明图像预警显示端结构示意图

图中：1图像预警婴儿监护器、2图像预警显示端、3无线WI-FI网络设备、4婴儿显示端硬件系统、5图像预警显示端软件系统、6音视频数据接收模块、7图像预警处理模块、8报警提示模块、9音视频播放显示模块。

具体实施方式

一种图像预警婴儿监护器，其中婴儿监护摄像端1，采用带麦克的无线IP摄像头，使用华为3518E芯片解决方案(最大支持1280×720分辨率)，将采集到的图像和声音压缩后通过WI-FI网络传给图像预警显示端2进行处理。婴儿监护摄像端1采集的图像速率为24帧/秒，图像分辨率为1280×720，图像压缩方式为H.264，音频数据为PCM码流。

图像预警显示端2，图像预警显示端硬件系统4，采用Android系统的手机实现；图像预警显示端软件系统5，采用Android的APK程序形式，包括音视频数据接收模块6、图像预警处理模块7、报警提示模块8和音视频播放显示模块9。其中音视频数据接收模块6，用于接收婴儿监护摄像端1发送过来的音频(PCM码流)和视频数据(H.264视频图像)，将后同时将音频和视频数据传至所述音视频播放显示模块9，将视频数据传至所述图像预警处理模块7，通过婴儿行为图像预警方法将接收到的视频数据进行处理，如发现婴儿有动作行为，则告知报警提示模块8；报警提示模块8，在接到图像预警处理7模块发过来的消息后进行语音提示或报警铃；音视频播放显示模块9，将音视频数据接收模块6发过来PCM码流音频数据使用Android的Audiotrack方法进行声音播放，并将H.264图像数据解压并转换成RGB格式在显示屏上进行显示。

一种婴儿行为图像预警方法。包含以下的步骤：

1)图像预警处理模块7接收音视频数据接收模块6传来的H.264视频图像数据，从中提取出图像帧BITMAP数据，按照2帧/秒的抽取速率进行运动检测与目标跟踪。

2)对每帧图像数据进行数字图像处理，将BITMAP解压并转化为灰度图像，然后进行直方图均衡和自适应滤波等处理以抑制环境和噪声影响，最后采用基于最优阈值的相邻帧间差分法或基于卡尔曼滤波器的自适应背景估计差分法检测和标记运动目标区域。针对每一运动目标区域确定其的位置信息、形态特征、运动参数等有效特征值信息来进行运动目标检测和预警。

3)按照风险报警级别和最小风险贝叶斯决策方法，根据前后帧图像的特征值差异比(如0.8～1.2之间)，综合连续若干次的运动目标检测结果，判定婴儿是否存在明显动作行为(如翻身等)，并将判定结果提交提示报警模块进行语音提示或报警。比如连续5帧运动检测有效，则判定婴儿有动作行为，如翻身等等，这时将婴儿动作提示信息发送给报警提示模块进行语音提示，同时，若连续连续10帧运动检测有效时则发送报警信号给报警提示模块8进行报警；

4)在运动检测分析过程中，每当婴儿监护摄像端旋转方向或角度，则按照自适应背景估计算法更新背景帧，再重新开始进行运动分析计算。

本实施例中图像预警婴儿监护器1使用家用的无线IP摄像头、WI-FI无线路由器和Android手机即可实现婴儿监护器功能。系统结构简单，成本较低，还能够实时播放婴儿图像和声音，并在婴儿有动作行为时自动识别、报警提示监护人，特别是在婴儿睡眠期间可极大减轻监护人思想负担。

Claims (7)

1.一种图像预警婴儿监护器及婴儿安全判断方法，其特征在于图像预警婴儿监护器包括婴儿监护摄像端、图像预警显示端和无线WI-FI网络设备、使用本发明图像预警婴儿监护器进行婴儿安全的判断方法。

2.根据权利要求1所述的一种图像预警婴儿监护器及婴儿安全判断方法，其特征在于婴儿监护摄像端采用带麦克风的无线IP摄像头，将采集到的图像和声音通过WI-FI网络传给图像预警显示端进行处理，其中婴儿监护摄像端采集的图像速率大于24帧/秒，图像分辨率大于640×480像素。

3.根据权利要求1所述的一种图像预警婴儿监护器及婴儿安全判断方法，其特征在于图像预警显示端包括图像预警显示端硬件系统和图像预警显示端软件系统。

4.根据权利要求1所述的一种图像预警婴儿监护器及婴儿安全判断方法，其特征在于无线WI-FI网络设备构建WI-FI局域网，以用于所述婴儿监护摄像端与所述图像预警显示端的无线WI-FI网络通信。

5.根据权利要求3所述图像预警显示端硬件系统，其特征在于该系统使用一般便携式Android、iOS、Windows系统的手机或平板等WI-FI通信设备。

6.根据权利要求3所述图像预警显示端软件系统，其特征在于包括音视频数据接收模块、图像预警处理模块、报警提示模块和音视频播放显示模块；其中音视频数据接收模块用于接收婴儿监护摄像端发送过来的音频和视频数据，然后同时将音频和视频数据传至音视频播放显示模块，将视频数据传至所述图像预警处理模块；所述的图像预警处理模块，通过婴儿行为图像预警方法将接收到的视频数据进行处理，如发现婴儿有动作行为，则告知所述报警提示模块；所述报警提示模块，是在接到所述图像预警处理模块发过来的消息后进行语音提示或报警铃；所述的音视频播放显示模块是将音视频数据接收模块发过来音视频数据进行发声和显示。

7.根据权利要求1所述的一种图像预警婴儿监护器及婴儿安全判断方法，其特征在于婴儿安全判断方法包含以下的步骤：

1)图像预警处理模块从音视频数据接收模块传来的图像序列中，按照2～15帧/秒的可调抽取速率进行运动检测与目标跟踪。

2)首先对抽取得到每帧图像进行直方图均衡和自适应滤波等处理以抑制环境和噪声影响，然后采用基于最优阈值的相邻帧间差分法或基于卡尔曼滤波器的自适应背景估计差分法检测和标记运动目标区域，针对每一运动目标区域确定的位置信息、形态特征、运动参数等有效特征值信息来进行运动目标检测和预警。

3)按照风险报警级别和最小风险贝叶斯决策方法，根据前后帧图像的特征值差异比(如0.8～1.2之间)，综合连续若干次的运动目标检测结果，判定婴儿是否存在明显动作行为(如翻身等)，并将判定结果提交提示报警模块进行语音提示或报警，连续5帧运动检测有效，则发出语音提示；连续10帧运动检测有效，则发出报警。

4)在运动检测分析过程中，每当婴儿监护摄像端旋转方向或角度，则按照自适应背景估计算法更新背景帧，再重新开始进行运动分析计算。