CN105376538A - 一种雷达与视频融合的大范围监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种雷达与视频融合的大范围智能监控系统及方法，该装置包括中央控制装置以及与中央控制装置连接、分别布置在所需监控区域的监控终端，监控终端包括控制器以及分别与控制器连接的视频监控模块、由一台以上雷达监控器构成的雷达监控模块，所有雷达监控器布置为所对应的各覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所需方向，当目标雷达监控器监测到目标时，由控制器控制视频监控模块调整采集方向并将采集到的目标图像发送至中央控制装置进行识别以及跟踪；该方法为利用上述系统实现大范围智能监控的方法。本发明具有能够实现大范围区域的全方位智能监控，同时能够快速、准确的跟踪目标进行识别且监控精度高的优点。

Description

一种雷达与视频融合的大范围监控系统及方法

技术领域

本发明涉及大范围区域监控技术领域，尤其涉及一种雷达与视频融合的大范围智能监控系统及方法。

背景技术

在一些需要对固定区域进行监控的应用中，如机场等公共区域的监控、野外营地等特定区域的安防警戒，需要安装监控装置以对该区域进行监控；实际应用中，通常要求能够对监控装置周围0~360度、监控装置探测范围以内的全部区域均能够进行监控。目前的监控系统主要包括周界监控系统和区域监控系统两种，其中周界监控系统一般使用微波雷达对射防护、视频监控防护、红外对射防护、电缆防护等执行监控，其是针对一条线状区域的监控，因而只能应用于线状区域的监控防护中，无法对需要多方位防护的区域进行监控；区域监控系统通常是将雷达安装在可以旋转的底座上，通过雷达旋转以实现各个角度（360度）的监控，可以实现对监控区域多个方位的监控。但上述使用旋转雷达的方法进行区域监控，一方面，该类方法对同一个方向的两次扫描会存在一定的时间间隔，即对目标的跟踪不连续，容易遗漏目标，并且由于数据量小，不容易做滤波处理，还易受外界环境的干扰，因而监控精度低；另一方面，通过雷达只能探测到有目标在移动，无法同时分辨目标的类型，而由于旋转雷达底座的结构方式限制，也不便于加装摄像头等图像采集装置以通过人工或程序检测进一步判断类型。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够对大范围区域执行全方位的智能监控，同时能够快速、准确地跟踪到目标进行识别且监控准确率高的雷达与视频融合的大范围智能监控系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种雷达与视频融合的大范围智能监控系统，包括中央控制装置以及与所述中央控制装置连接、分别布置在所需监控区域的监控终端，所述监控终端包括控制器以及分别与所述控制器连接的视频监控模块、由一台以上雷达监控器构成的雷达监控模块，所有所述雷达监控器布置为所对应的各覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所需方向，当目标雷达监控器监测到目标时，由所述控制器控制所述视频监控模块调整采集方向并将采集到的目标图像发送至所述中央控制装置进行识别以及跟踪。

作为本发明系统的进一步改进：所述雷达监控器为具有面区域覆盖范围的区域雷达。

作为本发明系统的进一步改进：所述区域雷达为具有覆盖角度N1的第一区域雷达，所述雷达监控模块包括N2台所述第一区域雷达，各台所述第一区域雷达按照水平方向间隔N1度布置以完整覆盖所需监控区域的覆盖角度N，其中N=N1*N2且0＜N≤360。

作为本发明系统的进一步改进：所述视频监控模块采用可调整采集方向的可调摄像机模块，或所述视频监控模块采用旋转部件安装固定摄像机模块实现。

作为本发明系统的进一步改进：所述视频监控模块为焦距可调的摄像机模块。

作为本发明系统的进一步改进：所述监控终端还包括与所述中央控制装置连接的报警模块，所述报警模块包括用于在所述雷达监控模块监测到目标时执行预警的预警单元、以及用于在所述中央控制装置识别到报警目标时执行报警的报警单元。

作为本发明系统的进一步改进：所述监控终端通过一安装杆布置于所需监控区域内。

本发明进一步提供一种利用上述大范围智能监控系统的方法，步骤包括：

1）根据所需监控区域以及每台所述雷达监控器的覆盖范围确定所需采用的雷达监控器的数量；在所需监控区域内布置所述雷达监控器，使所有所述雷达监控器的覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所有方向；

2）启动各台所述雷达监控器进行实时监控，当目标雷达监控器监测到目标时，发送预警信息至所述中央控制装置，并获取目标位置信息发送至所述控制器；所述控制器根据所述目标位置信息控制调整所述视频监控模块的采集方向，所述视频监控模块采集到目标图像后发送至所述中央控制装置；

3）所述中央控制装置接收预警信息，并对采集到的所述目标图像进行识别，根据识别结果控制报警以及进行目标跟踪。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤2）中根据所述目标位置信息控制调整所述视频监控模块的采集方向的具体实施步骤为：由所述目标位置信息以及目标雷达监控器的覆盖范围计算目标的实际位置信息，根据计算得到的实际位置信息控制调整所述视频监控模块的采集方向。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤2）中调整所述视频监控模块的采集方向时，还包括调整所述视频监控模块的焦距以在固定采集方向时采集所需区域图像的步骤。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明通过一台雷达监控器或两台以上雷达监控器的组合配置完整覆盖所需监控区域的所需方向，能够实现大范围区域的全方位连续监控，监控的准确率高且不易受环境的影响造成误报；同时结合视频监控模块在监测到目标时进一步采集目标的图像信息，以根据目标的图像识别目标的类型实现智能监控，且当雷达监控器监测到目标时，由控制器控制调整视频监控模块的采集方向，因而能够结合雷达监控器的探测信息快速、准确地跟踪到目标；

2）本发明通过固定设置的雷达监控器或雷达监控器的组合实现连续监控，结构稳定而便于搭载可旋转视频监控器等实现各个方向的图像采集，同时雷达在区域内各个方位的监控准确率高，不会由于误报需要频繁调整、启动视频监控器，保证目标识别及跟踪的效率以及准确度；

3）本发明结合雷达监控器或雷达监控器的组合，在监测到目标后结合雷达监控器的位置以及雷达监控器探测到的目标位置信息来指导调整视频监控模块的采集方向，使目标处于画面中合适的位置，从而快速、准确的获取目标区域的图像，有效减少数据处理量、提高图像识别精度；

4）本发明视频监控模块进一步为焦距可调的摄像机模块，通过焦距可调的摄像机模块可以在视频监控模块调整至合适采集方向位置后，再调整焦距以放大目标区域的图像使得目标位于画面中心，可以获得清晰、完整且准确的目标图像。

附图说明

图1是本实施例雷达与视频融合的大范围智能监控系统的结构示意图。

图2是本发明大范围智能监控系统在具体实施例中雷达监控器覆盖范围的原理示意图。

图3是本发明大范围智能监控系统例在具体实施例中监控终端的安装原理示意图。

图4是本发明大范围智能监控系统在具体实施例中监控区域布置的原理示意图。

图5是本发明大范围智能监控系统具体实施例中实现智能监控方法的实现流程示意图。

图例说明：1、中央控制装置；2、监控终端；21、控制器；22、视频监控模块；23、雷达监控模块；24、报警模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例雷达与视频融合的大范围智能监控系统，包括中央控制装置1以及与中央控制装置1连接、分别布置在所需监控区域的监控终端2，监控终端2包括控制器21以及分别与控制器21连接的视频监控模块22、由一台以上雷达监控器（雷达监控1~雷达监控M）构成的雷达监控模块23，各台雷达监控器布置为所对应的各覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所需方向，当目标雷达监控器监测到目标时，由控制器21控制视频监控模块22调整采集方向并将采集到的目标图像发送至中央控制装置1进行识别以及跟踪。本实施例中央控制装置1具体设置于控制室内，监控终端2则设置于所需监控区域内的控制室外，监控终端2通过网络与中央控制装置1通信连接。

本实施例通过一台雷达监控器或两台以上雷达监控器的组合配置完整覆盖所需监控区域的所需方向，能够实现大范围区域的全方位连续监控，监控的准确率高且不易受环境的影响造成误报；同时结合视频监控模块22在监测到目标时进一步采集目标的图像信息，以根据目标的图像识别目标的类型实现智能监控，且当雷达监控器监测到目标时，由中央控制装置1控制调整视频监控模块22的采集方向，因而能够结合雷达监控器的探测信息快速、准确地跟踪到目标。

本实施例通过固定设置的雷达监控器或雷达监控器的组合实现连续监控，结构稳定而便于搭载可旋转视频监控器等实现各个方向的图像采集，同时雷达在区域内各个方位的监控准确率高，不会由于误报需要频繁调整、启动视频监控器，保证目标识别及跟踪的效率以及准确度。

本实施例中，雷达监控器为具有面区域覆盖范围的区域雷达。相较于传统的微波对射雷达等线状区域监控雷达，通过区域雷达或区域雷达的组合，能够对一定探测距离、0～360角度内的面区域执行监控，以实现一定区域内的完全监控。

本实施例中，区域雷达为具有覆盖角度N1的第一区域雷达，雷达监控模块23包括N2台第一区域雷达，各台第一区域雷达按照水平方向间隔N1度布置以完整覆盖所需监控区域的覆盖角度N，其中N=N1*N2且0＜N≤360。如图2所示，本发明具体实施例中第一区域雷达具体具有60度覆盖角度，雷达监控模块23具体包括6台第一区域雷达（R1~R6），各台第一区域雷达按照水平方向间隔60度布置，即使得R1~R6的覆盖范围依次间隔60度，以完整覆盖所需监控区域的360度方向，实现360度的全方位监控。第一区域雷达具体可采用区域相控阵雷达，区域相控阵雷达的水平覆盖角度为90度，其在中间的60度范围内精度较高，通过6台区域相控阵雷达的上述方式组合即可覆盖360度的范围并保证监控精度。当然在其他实施例中，也可以根据所需监控区域的需求确定所需布置的雷达监控器的类型、数量以及布置方式，雷达监控器的总体覆盖角度也可以根据需求小于360度。

本实施例结合雷达监控器或雷达监控器的组合，在监测到目标后通过调整视频监控模块22的采集方向使目标处于画面中合适的位置，从而快速、准确的获取目标区域的图像，有效减少数据处理量、提高图像识别精度。本实施例中，视频监控模块22可以采用可调整采集方向的可调摄像机模块，如高速球摄像机。雷达监控器发现目标后，获取目标的位置信息发送至控制器21，控制器21通过对高速球摄像机进行旋转，使目标处于画面中合适的位置以快速、准确的采集到目标的图像。视频监控模块22还可以采用旋转部件安装固定摄像机模块实现，即由旋转部件作为底座搭载固定摄像机，通过旋转部件调整固定摄像机的采集方向以获取目标区域的图像。

本实施例中，视频监控模块22为焦距可调的摄像机模块，通过焦距可调的摄像机模块可以在视频监控模块22调整至合适采集方向位置后，再调整焦距以放大目标区域的图像使得目标位于画面中心，可以获得清晰、完整且准确的目标图像。视频监控模块22采用焦距可调的高速球摄像机时，通过对高速球摄像机进行旋转及变焦，可以方便的将目标置于画面中，从而快速获取清晰、准确的目标图像。

本实施例中，监控终端2还包括报警模块24，报警模块24包括用于在雷达监控模块23监测到目标时执行预警的预警单元、以及用于在中央控制装置1识别到报警目标时执行报警的报警单元。当雷达监控器监测到目标时，预警单元发出预警，当中央控制装置1识别出目标为报警目标（如人）时，报警单元执行报警。预警单元具体可采用LED报警灯，报警单元可采用语音报警器或者语音报警器与报警灯的组合等。

本实施例中，监控终端2通过一安装杆布置于所需监控区域内。如图3所示，本发明具体实施例将监控终端2中视频监控模块22、报警模块24、雷达监控模块23以及控制器21依次安装于一安装杆上，视频监控模块22具体采用高速球摄像机且安装于安装杆的上端，以采集所需监控区域内各个方向的图像；报警模块24采用LED报警灯以及语音报警器，与高速球摄像机间隔一定距离安装；报警模块24间隔一定距离安装有雷达监控模块23，雷达监控模块23由6台区域相控阵雷达按水平方向间隔60度布置构成；安装杆上距离底座一段距离安装控制器21，由控制器21接收中央控制装置1的控制指令以控制报警模块24以及视频监控模块22。

本实施例通过在所需监控区域内布置上述监控终端2，可灵活设定所需监控区域的覆盖范围，如图4所示，监控终端2布置在所需监控区域中心，通过雷达监控器对360度范围内执行监控（如图中无线标识所示），通过设定雷达监控器的覆盖距离可以使得图中阴影填充部分即为所需监控区域，也可以按实际需求设定所需监控区域的覆盖角度（0~360度），或者同时设定所需监控区域的覆盖角度和覆盖距离。

本实施例利用上述大范围智能监控系统的方法，步骤包括：

1）根据所需监控区域以及每台雷达监控器的覆盖范围确定所需采用的雷达监控器的数量；在所需监控区域内布置所述雷达监控器，使所有雷达监控器的覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所需方向；

2）启动各台雷达监控器进行实时监控，当目标雷达监控器监测到目标时，发送预警信息至所述中央控制装置1，并获取目标位置信息发送至所述控制器21；控制器21根据目标位置信息控制调整视频监控模块22的采集方向，视频监控模块22采集到目标图像后发送至中央控制装置1；

3）中央控制装置1接收预警信息，并对采集到的目标图像进行识别，根据识别结果控制报警以及进行目标跟踪。

本实施例步骤1）中在所需监控区域内布置6台区域相控阵雷达，并按水平方向间隔60度布置，使得6台区域相控阵雷达能够完整覆盖所需监控区域的360度方向。

本实施例中，步骤2）中根据目标位置信息控制调整视频监控模块22的采集方向的具体实施步骤为：由目标位置信息以及目标雷达监控器的覆盖范围计算目标的实际位置信息，根据计算得到的实际位置信息控制调整视频监控模块22的采集方向。结合雷达监控器的位置以及雷达监控器探测到的目标位置信息来指导视频监控模块22的采集方向，能够快速、准确的跟踪到目标以及采集到目标的图像，减少数据处理量、提高目标识别的准确度。

本实施中，步骤2）中调整视频监控模块22的采集方向时，还包括调整视频监控模块22的焦距以在固定采集方向上采集所需区域图像的步骤。由雷达监控器的探测信息还可以获得目标的距离信息，从而结合距离信息调整视频监控模块22的焦距，可以准确的放大目标区域的图像，从而获取得到清晰、准确的目标图像。

本实施例步骤1）中布置好各台雷达监控器后，为每台雷达监控器分配一个ID号，由ID号即可确定对应雷达监控器的位置以及雷达监控器的覆盖范围。步骤2）中当目标雷达监控器监测到目标时，具体将目标位置信息与目标雷达监控器的ID号一起发送至控制器21，控制器21由目标位置信息以及ID号即可快速确定得到目标的实际位置信息，由目标的实际位置信息控制视频监控模块22调整采集方向，使目标位于画面中心，采集到目标的图像后中央控制装置1启用图像识别算法识别出目标的类型以及执行目标跟踪。目标的实际位置信息包括目标的方位角和距离，当视频监控模块22采用高速球摄像机时，根据目标的方位角和距离即可控制高速球摄像机旋转及变焦以对准目标区域。

如图5所示，本发明在具体实施例中视频监控模块22采用高速球摄像机，跟踪到目标后根据识别结果控制执行报警以及跟踪；具体由雷达监控器持续监控周边区域，当监测到目标时，触发预警，LED报警灯亮，并获取目标的位置信息发送至控制器21，由控制器21计算目标方位角和距离，控制高速球摄像机对准目标区域，并显示在屏幕上以进行实时显示；对高速球摄像机采集到的图像进行识别，若识别目标是人，触发语音报警器报警，并在显示的实时画面中将跟踪到的目标标示出来，等待值班人员处理，同时控制视频监控器继续跟踪目标；若识别目标不是人，判断是否超过识别时间上限，是则关闭报警灯以取消预警，否则控制高速球摄像机跟踪目标并继续识别。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：包括中央控制装置（1）以及与所述中央控制装置（1）连接、分别布置在所需监控区域的监控终端（2），所述监控终端（2）包括控制器（21）以及分别与所述控制器（21）连接的视频监控模块（22）、由一台以上雷达监控器构成的雷达监控模块（23），所有所述雷达监控器布置为所对应的各覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所需方向，当目标雷达监控器监测到目标时，由所述控制器（21）控制所述视频监控模块（22）调整采集方向并将采集到的目标图像发送至所述中央控制装置（1）进行识别以及跟踪。

2.根据权利要求1所述的雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：所述雷达监控器为具有面区域覆盖范围的区域雷达。

3.根据权利要求2所述的雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：所述区域雷达为具有覆盖角度N1的第一区域雷达，所述雷达监控模块（23）包括N2台所述第一区域雷达，各台所述第一区域雷达按照水平方向间隔N1度布置以完整覆盖所需监控区域的覆盖角度N，其中N=N1*N2且0＜N≤360。

4.根据权利要求1或2或3所述的雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：所述视频监控模块（22）采用可调整采集方向的可调摄像机模块，或所述视频监控模块（22）采用旋转部件安装固定摄像机模块实现。

5.根据权利要求4所述的雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：所述视频监控模块（22）为焦距可调的摄像机模块。

6.根据权利要求1或2或3所述的雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：所述监控终端（2）还包括报警模块（24），所述报警模块（24）包括用于在所述雷达监控模块（23）监测到目标时执行预警的预警单元、以及用于在所述中央控制装置（1）识别到报警目标时执行报警的报警单元。

7.根据权利要求6所述的雷达与视频融合的大范围智能监控系统，其特征在于：所述监控终端（2）通过一安装杆布置于所需监控区域内。

8.利用权利要求1～7中任意一项所述的大范围智能监控系统的方法，其特征在于步骤包括：

1）根据所需监控区域以及每台所述雷达监控器的覆盖范围确定所需采用的雷达监控器的数量；在所需监控区域内布置所述雷达监控器，使所有所述雷达监控器的覆盖范围能够完整覆盖所需监控区域的所需方向；

2）启动各台所述雷达监控器进行实时监控，当目标雷达监控器监测到目标时，发送预警信息至所述中央控制装置（1），并获取目标位置信息发送至所述控制器（21）；所述控制器（21）根据所述目标位置信息控制调整所述视频监控模块（22）的采集方向，所述视频监控模块（22）采集到目标图像后发送至所述中央控制装置（1）；

3）所述中央控制装置（1）接收预警信息，并对采集到的所述目标图像进行识别，根据识别结果控制报警以及进行目标跟踪。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中根据所述目标位置信息控制调整所述视频监控模块（22）的采集方向的具体实施步骤为：由所述目标位置信息以及目标雷达监控器的覆盖范围计算目标的实际位置信息，根据计算得到的实际位置信息控制调整所述视频监控模块（22）的采集方向。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中调整所述视频监控模块（22）的采集方向时，还包括调整所述视频监控模块（22）的焦距以在固定采集方向时采集所需区域图像的步骤。