CN105163067A - 一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统，包括视频监控装置、数字图像处理中心、有线网络，视频监控装置，用于对小区进行全面实时监控并获取图像数据；有线网络，用于在视频监控装置和数字图像处理中心之间进行图像数据传输；数字图像处理中心，用于对视频监控装置采集到的图像数据进行分析，获得抛出物的运动轨迹和抛出地点。针对高空抛物事件对小区进行实时监控，当检测到高空抛物现象时进行运动物体轨迹跟踪，定位物体的抛出点，便于高空抛物责任纠纷事件的取证。本发明充分利用现代的通信、数字图像处理等技术，结合小区针对高空抛物事件的监控视频为高空抛物事件的取证提供了切实可行的解决方案，加强了小区安全管理。

Description

一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统

技术领域

本发明涉及小区安防领域，具体讲是一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统。

背景技术

高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，一直以来高空抛物行为倍受关注，作为城市不文明的行为的同时，它所带来的社会危害也很大。由于其不文明行为的实施场所多为高空楼层，少有目击者，抛物时间短，甚至有人在抛物时故意隐去身影，使得执法部门很难追究抛物者的法律责任，此类事件屡见不鲜、屡禁不止。高空抛物、作为居民住宅小区管理的通病，其管理整治关系着社会治安稳定和群众的生命安全，然而仅依靠传统思想道德宣传仍无法达到非常良好的效果，特别在高楼层的居民楼内，居民为了贪图一时方便，对外抛物的危害更大。

目前，监管高空抛物的行为主要还是靠居民自发组织的不定时巡逻和在高空抛物的重灾区贴警示标语等方法。

但是不定时巡逻的方法并不能完全监控高空抛物的行为，而且耗费大量的人力。

而在重灾区贴警示标语的方法也容易被路过的行人忽视，并不能起到有效提醒路过行人的作用。

在此情况下，为了进一步的对高空抛物这种危害极大的不文明行为进行制止，我们需要建设一套基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统。通过以文明行为宣传为主，监控管理为辅的方式，有效的对高空抛物这一不文明行为进行制止，同时也能够在抛物事件发生后，做到事后取证并追究相关人员的法律责任。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统，针对高空抛物事件对小区进行实时监控，通过网络将监控视频传入到数字图像处理中心进行处理。当检测到高空抛物现象时进行运动物体轨迹跟踪，定位物体的抛出点，便于高空抛物责任纠纷事件的取证。本发明充分利用现代的通信、数字图像处理等技术，结合小区针对高空抛物事件的监控视频为高空抛物事件的取证提供了切实可行的解决方案，加强了小区安全管理。

本发明通过以下方案来实现：

一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统，包括视频监控装置、数字图像处理中心、有线网络，

所述的视频监控装置，用于对小区进行全面实时监控并获取图像数据，并将图像数据通过有线网络传到数字图像处理中心；

所述的有线网络，用于在视频监控装置和数字图像处理中心之间进行图像数据传输；

所述的数字图像处理中心，用于对视频监控装置采集到的图像数据进行分析，获得抛出物的运动轨迹和抛出地点。

其中，所述的视频监控装置包括网络摄像机、夜间红外灯、电源模块；

所述夜间红外灯与网络摄像机连接用于帮助网络摄像机的夜间监控；所述电源模块为网络摄像机和夜间红外灯提供工作电源。

其中，所述有线网络，包括路由器、网络线路、交换机；

所述路由器通过网络线路连接小区所有网络摄像机用于帮助传输图像数据；

各路所述路由器与交换机连接用于将采集的图像数据进行上传到数字图像处理中心。

其中，所述数字图像处理中心，包括数据接收模块、数据处理模块、数据存储模块以及显示装置；

所述数据接收模块，用于通过静态IP和固定端口访问视频监控装置并对获取的图像数据解析后发送给数据处理模块；

所述数据处理模块，用于处理接收的图像数据，并根据图像处理算法进行运动物体检测、运动物体跟踪、运动物体路径还原并进一步判断其是否为高空坠物；

所述数据存储模块，用于若检测到有高空坠物，则对它进行记录以保存关键的录像、截图以及分析结果，便于调查取证；

所述显示装置，用于根据数据处理结果和视频文件显示运动物体的运动轨迹和抛出物的抛出地点。

其中，所述数据处理模块，具体用于一、对传入图像数据进行降噪预处理，包括高斯平滑、多阈值处理，使得图像采集、传输过程中产生的噪音最小化，并且减少自然光线变化对后续处理的影响；二、利用帧差法对连续的图像的相邻帧进行差分运算，使得两幅图像中相似的部分被忽略，提取出有变化的部分为运动的物体；三、统计运动物体的色彩信息作为该物体特征，并在相邻图像中进行搜索，确定每个物体在每帧图像中的位置，根据每个运动物体所得到的位置-时间记录；四、根据得出的位置-时间相关的记录，得出物体相对于摄像机的每帧的加速度和速度，从而得出物体坠落的完整路径，进而判断该物体是否为高空坠物。

其中，所述有线网络，为建筑物群中已经铺设好的网络线路，或者为单独铺设的网络线路。

其中，所述视频监控装置均匀排列监测范围覆盖整个小区。

其中，所述网络摄像机具有静态的IP地址以供所述数字图像处理中心访问。

其中，所述视频监控装置与数字图像处理中心传输图像数据的传输格式为视频流，传输协议为ONVIF协议。

有益效果：

本发明所述的一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统，包括视频监控装置、数字图像处理中心、有线网络，所述的视频监控装置，用于对小区进行全面实时监控并获取图像数据，并将图像数据通过有线网络传到数字图像处理中心；所述的有线网络，用于在视频监控装置和数字图像处理中心之间进行图像数据传输；所述的数字图像处理中心，用于对视频监控装置采集到的图像数据进行分析，获得抛出物的运动轨迹和抛出地点。针对高空抛物事件对小区进行实时监控，通过网络将监控视频传入到数字图像处理中心进行处理。当检测到高空抛物现象时进行运动物体轨迹跟踪，定位物体的抛出点，便于高空抛物责任纠纷事件的取证。本发明充分利用现代的通信、数字图像处理等技术，结合小区针对高空抛物事件的监控视频为高空抛物事件的取证提供了切实可行的解决方案，加强了小区安全管理。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统的结构框图。

图2是图1所述高空抛物取证系统对抛出物体运动路径和起始点计算的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明技术方案。

图1是本发明具体实施方式提供的一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统的结构框图。如图1所示，本发明所述的一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统，包括视频监控装置、数字图像处理中心、有线网络，

所述的视频监控装置，用于对小区进行全面实时监控并获取图像数据，并将图像数据通过有线网络传到数字图像处理中心；

所述的有线网络，用于在视频监控装置和数字图像处理中心之间进行图像数据传输；

所述的数字图像处理中心，用于对视频监控装置采集到的图像数据进行分析，获得抛出物的运动轨迹和抛出地点。

本发明技术方案通过视频监控装置针对高空抛物事件对小区进行实时监控，通过有线网络将监控视频传入到数字图像处理中心进行处理。当检测到高空抛物现象时进行运动物体轨迹跟踪，定位物体的抛出点，便于高空抛物责任纠纷事件的取证。本发明充分利用现代的通信、数字图像处理等技术，结合小区针对高空抛物事件的监控视频为高空抛物事件的取证提供了切实可行的解决方案，加强了小区安全管理。

在本方案中，所述的视频监控装置包括网络摄像机、夜间红外灯、电源模块；所述夜间红外灯与网络摄像机连接用于帮助网络摄像机的夜间监控；所述电源模块为网络摄像机和夜间红外灯提供工作电源。

所述的视频监控装置主要包括网络摄像机、夜间红外灯、电源，用于对小区进行全面的实时监控，并将视频数据通过有线网络传到数字图像处理中心。将网络摄像机配备夜间红外灯，正对楼面安装，安装角度为向上25°左右照射。网络摄像机具有安装方便，传输速度快，噪音小，成本低的优点。为了尽可能的提高判断的准确性，本方案使用300万像素的网络摄像机。所述的路由器，通过有线网络连接小区所有网络摄像机用于帮助传输流媒体。所述的夜间红外灯用于帮助网络摄像机的夜间监控，减少对居民产生的影响，该装置白天小区光线充足时，直接通过网络摄像机进行小区监控，路由器用来通过有线连接小区一定范围内的所有网络摄像机，将视频数据传输到数字图像处理中心，流媒体的传输协议为ONVIF协议。夜间光线不充足时，打开夜间红外灯，夜间红外灯发出微弱的红外光线去照亮被拍摄的物体，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，摄像机再通过COMS图像传感器感应红外线，COMS图像传感器能够感应多种光线(例如可见光、红外线和紫外线等)，因此在没有可见光的情况下，网络摄像机也可以拍摄到肉眼看不到的影像，保证画面的清晰。

在本方案中，所述有线网络，包括路由器、网络线路、交换机；

所述路由器通过网络线路连接小区所有网络摄像机用于帮助传输图像数据；

各路所述路由器与交换机连接用于将采集的图像数据进行上传到数字图像处理中心。

所述有线网络，为建筑物群中已经铺设好的网络线路，或者为单独铺设的网络线路。

在本方案中，所述数字图像处理中心，包括数据接收模块、数据处理模块、数据存储模块以及显示装置；

所述数据接收模块，用于通过静态IP和固定端口访问视频监控装置并对获取的图像数据解析后发送给数据处理模块；因此，在本方案中，所述网络摄像机也是具有静态的IP地址以供所述数字图像处理中心访问。并且，所述视频监控装置与数字图像处理中心传输图像数据的传输格式为视频流，传输协议为ONVIF协议。

所述数据处理模块，用于处理接收的图像数据，并根据图像处理算法进行运动物体检测、运动物体跟踪、运动物体路径还原并进一步判断其是否为高空坠物。

所述数据存储模块，用于若检测到有高空坠物，则对它进行记录以保存关键的录像、截图以及分析结果，便于调查取证。

所述显示装置，用于根据数据处理结果和视频文件显示运动物体的运动轨迹和抛出物的抛出地点。

在本方案中，所述数据接收模块相当于PC机的输入设备，主要用于PC机接收视频文件，通过静态IP和固定端口，直接访问网络摄像机，并且根据ONVIF协议对数据进行解析，从而用流的形式得到视频数据，交由所述的数据处理模块进行处理。数据处理模块，用于处理接收的视频文件，针对视频文件进行高空运动物体监测、运动物体跟踪和运动物体路径还原。显示装置主要指显示屏，结合数据处理的结果和视频文件显示运动物体的运动轨迹和抛出物的抛出地点。所述数据存储模块，用于若检测到有高空坠物，则对它进行记录以保存关键的录像、截图以及分析结果，便于调查取证。可见，通过数据接收模块、数据处理模块、数据存储模块以及显示装置，实现了当检测到高空抛物现象时进行运动物体轨迹跟踪，定位物体的抛出点，便于高空抛物责任纠纷事件的取证，针对高空抛物事件的监控视频为高空抛物事件的取证提供了切实可行的解决方案，加强了小区安全管理。

如图2所示，所述数据处理模块，具体用于一、对传入图像数据进行降噪预处理，包括高斯平滑、多阈值处理，使得图像采集、传输过程中产生的噪音最小化，并且减少自然光线变化对后续处理的影响；二、利用帧差法对连续的图像的相邻帧进行差分运算，使得两幅图像中相似的部分被忽略，提取出有变化的部分为运动的物体；三、统计运动物体的色彩信息作为该物体特征，并在相邻图像中进行搜索，确定每个物体在每帧图像中的位置，根据每个运动物体所得到的位置-时间记录；四、根据得出的位置-时间相关的记录，得出物体相对于摄像机的每帧的加速度和速度，从而得出物体坠落的完整路径，进而判断该物体是否为高空坠物。

如图2所示，综上所述，所述数字图像处理中心主要完成以下几点处理：

一、获取视频流：

通过静态IP和固定端口访问视频监控装置获取视频流图像数据。

二、运动物体检测：

在进行运动物体检测之前，首先对传入图像数据进行降噪预处理以减少对后续处理的影响，保证最大程度的呈现运动物体的运动状态，具体地，把传入的视频流分成连续的图像进行处理，首先对传入的每一帧图像进行预处理以及多阈值处理，目的是去除因为传输或者拍摄造成的噪音并且减少正常光照变化对算法的影。；对连续的图像的相邻帧进行差分运算（帧差法），使得两幅图像中相似的部分被忽略，提取出有变化的部分为运动的物体，得出这类物体的位置以及所在像素范围传给下一步骤。

三、进行运动物体跟踪，对于疑似的运动物体的像素范围，进行一次扫描，统计在R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）三个通道的色彩直方图，并将直方图简化作为该物体的特征值，并在相邻图像中进行搜索，确定每个物体的在每帧图像中的位置，这里没有把角点作为物体标识的特征是因为在该情况下角点的鲁棒性远远不如色彩信息，可以看出，应用帧差法和色彩特征的算法同样适应于某些液体，这是兴趣点识别所不具备的，物体跟踪的运算结果是某一物体在图像内的位置变化，将之作为一个位置-时间相关的记录，传给下一步骤。

四、进行运动物理路径还原，对得到的位置-时间相关的记录进行分析，我们可以得到每条位置时间记录间位置、时间的差分，通过位置还有时间，我们可以得到物体相对于摄像机的每帧的加速度和速度，然后对这一信息进行推导，得到完整路径，并且可以通过路径判断是否为一个坠落物体，如果不是则放弃跟踪，如果是则进行后续处理。

五、后续处理，如果检测到有高空坠物，则将处理结果及影像数据等发送到数据存储模块以进行记录、保存关键的录像、截图以及分析结果，便于调查取证。

本发明的有益效果是高空抛物事件发生时，基于实时监控视频根据图像处理技术进行抛出物体的跟踪，将物体运动轨迹和定位结果进行存储。假如抛出物体砸伤行人，进行理赔时无法找出肇事者，可以根据此系统查找抛出物体的具体抛出点以及住户。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于数字图像处理技术的高空抛物取证系统，包括视频监控装置、数字图像处理中心、有线网络，其特征在于，

所述的视频监控装置，用于对小区进行全面实时监控并获取图像数据，并将图像数据通过有线网络传到数字图像处理中心；所述的有线网络，用于在视频监控装置和数字图像处理中心之间进行图像数据传输；

所述的数字图像处理中心，用于对视频监控装置采集到的图像数据进行分析，获得抛出物的运动轨迹和抛出地点。

2.根据权利要求书1所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述的视频监控装置包括网络摄像机、夜间红外灯、电源模块；

所述夜间红外灯与网络摄像机连接用于帮助网络摄像机的夜间监控；所述电源模块为网络摄像机和夜间红外灯提供工作电源。

3.根据权利要求书2所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述有线网络，包括路由器、网络线路、交换机；

所述路由器通过网络线路连接小区所有网络摄像机用于帮助传输图像数据；

各路所述路由器与交换机连接用于将采集的图像数据进行上传到数字图像处理中心。

4.根据权利要求书3所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述数字图像处理中心，包括数据接收模块、数据处理模块、数据存储模块以及显示装置；

所述数据接收模块，用于通过静态IP和固定端口访问视频监控装置并对获取的图像数据解析后发送给数据处理模块；

所述数据处理模块，用于处理接收的图像数据，并根据图像处理算法进行运动物体检测、运动物体跟踪、运动物体路径还原并进一步判断其是否为高空坠物；

所述数据存储模块，用于若检测到有高空坠物，则对它进行记录以保存关键的录像、截图以及分析结果，便于调查取证；

所述显示装置，用于根据数据处理结果和视频文件显示运动物体的运动轨迹和抛出物的抛出地点。

5.根据权利要求书4所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述数据处理模块，具体用于一、对传入图像数据进行降噪预处理，包括高斯平滑、多阈值处理，使得图像采集、传输过程中产生的噪音最小化，并且减少自然光线变化对后续处理的影响；二、利用帧差法对连续的图像的相邻帧进行差分运算，使得两幅图像中相似的部分被忽略，提取出有变化的部分为运动的物体；三、统计运动物体的色彩信息作为该物体特征，并在相邻图像中进行搜索，确定每个物体在每帧图像中的位置，根据每个运动物体所得到的位置-时间记录；四、根据得出的位置-时间相关的记录，得出物体相对于摄像机的每帧的加速度和速度，从而得出物体坠落的完整路径，进而判断该物体是否为高空坠物。

6.根据权利要求书1所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述有线网络，为建筑物群中已经铺设好的网络线路，或者为单独铺设的网络线路。

7.根据权利要求书1所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述视频监控装置均匀排列监测范围覆盖整个小区。

8.根据权利要求书4所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述网络摄像机具有静态的IP地址以供所述数字图像处理中心访问。

9.根据权利要求书1所述的高空抛物取证系统，其特征在于，所述视频监控装置与数字图像处理中心传输图像数据的传输格式为视频流，传输协议为ONVIF协议。