CN106534682A - 便携式监测报警装置 - Google Patents

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唐智杰
吴小城
冷鑫楠
陈炜炜
冯皓
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University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种便携式监测报警装置，其无线通信模块能移动联网实现实时信息传输与通讯，音视频通讯模块进行语音和视频的在线稳定传输实现传呼通讯功能，姿态检测模块将当前装置的姿态信息反馈给主控板，通过姿态调整机构去调整摄像头的位置，保证拍摄画面位于正前方，自动聚焦模组能对人脸聚焦，采集人脸图像信息，在存储器中存储通缉犯图像，视频分析模块对视频中聚焦的人脸图像自动截取和检测，与通缉犯图像进行对比，一旦发现嫌犯，就会显示嫌犯图像和个人信息，同时发出警报。本发明装置不仅实现了现有警用传呼机语音通讯功能，还增加了视频通讯功能，同时能进行通缉犯实时检索，系统可靠性高，误报率极低，适用于警察日常执勤的各种场所。

Description

便携式监测报警装置
技术领域
本发明涉及一种监控系统，还涉及一种报警装置，特别是涉及一种视频监控装置，应用于实时监测和在线报警装置技术领域。
背景技术
公安部对重大在逃犯罪嫌疑人实行“A、B级通缉”，将公安部通缉令分成“A级”、“B级”两个等级。公安部A级通缉令是为了缉捕公安部认为应该重点通缉的在逃人员而发布的命令，首先通过A级通缉令通缉的重大在逃犯罪嫌疑人必须能够明确锁定要抓捕的犯罪嫌疑人，其次必须是案情重大应当逮捕的在逃的犯罪嫌疑人。A级通缉令是在全国范围内发布的级别最高的通缉令。公安部B级通缉令是公安部应各省级公安机关的请求而发布的缉捕在逃人员的命令。
这些通缉犯会威胁到群众的生命财产安全，破坏社会的和谐稳定。但目前还没有建立起专门监测通缉犯的警报系统，多数情况下都是依靠群众举报，整个反应机制过于迟缓，无法对罪犯进行及时的追捕。
授权公告日为2014年11月19日的中国实用新型专利说明书CN20395042OU文献公开了一种“一种基于计算机网络的一键式报警系统”，但是，该方法没有和现场报警信息进行关联和联动，必须24小时监视才能判断报警，存在监视疲劳。
授权公告日为2013年11月20日的中国实用新型专利说明书CN203301658U文献公开了一种“具有报警功能的视频监控系统”，但是只适用于大型场合，且对于监控的目标和行为不明确，错误率高，实用性低。
授权公告日为2013年08月07日的中国发明专利说明书CN103237194A文献公开了一种“一种音视频报警监控系统及其监控方法”，但是该方法同样只适用于大型应用场合，且无法对视频中的图像进行处理，功能较为单一。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种便携式监测报警装置，能实时监测和进行在线报警，携带方便。本发明装置具有通缉犯追踪报警系统功能，不仅实现了现有警用传呼机的语音通讯功能，还增加了视频通讯的功能，同时还能进行通缉犯的实时检索，系统可靠性高，误报率极低，适用于警察日常执勤的多种场所。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述发明构思：
使用无线通信模块保证设备能稳定联网，通过语音传输模块保证了装置最基本的在线通话功能，利用主控板对姿态信息的处理，控制单轴调整机构，保持摄像机镜头稳定在正前方，最后由视频分析模块对当前的拍摄画面进行实时的人脸检测、截取与识别，一旦发现嫌犯，就在LCD触摸屏上显示嫌犯的图像和个人信息，同时发出警报。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种便携式监测报警装置，包括便携式装置本体和安装在装置本体上的主控板、工作电源、监测系统、存储器、视频分析模块、执行机构、信息传输装置以及输入和输出系统，具体为：
主控板分别与监测系统、存储器、信息处理系统、输入和输出系统以及执行装置信号连接，主控板能调用存储于存储器的数据，并将计算处理和控制数据存储到存储器中，在主控板上加载有姿态检测和人脸识别的相关算法，并且采用了辅助的硬件加速器来完成设定部分的数据计算处理任务；
工作电源为各电子器件供电；
监测系统包括摄像头和姿态检测模块，摄像头能采集目标区域的影像信息并向主控板传输，姿态检测模块能实时检测摄像头的当前装置姿态，并将摄像头和姿态检测模块分别采集的信息发送到主控板；
执行机构包括姿态调整机构和自动聚焦模组，姿态调整机构的运动输出端与摄像头相连，在主控板获得摄像头装置的当前所处位置后，主控板通过控制姿态调整机构去控制调节摄像头的拍摄角度和拍摄视野，自动聚焦模组与摄像头配合使用，通过主控板控制自动聚焦模组，实现对人脸的自动聚焦，当摄像头采集到影像信息后，在通过视频分析模块对人脸图像进行自动截取和检测分析，并由视频分析模块根据运行于主控板的数据库信息，进行计算处理，将信息处理结果向主控板输送和保存到存储器中进行储存；
信息传输装置包括无线通信模块和音视频通讯模块，通过无线通信模块能实现联网数据传输，通过音视频通讯模块能实现语音信号收发、传输和在线通话；
输入和输出系统采用LCD触摸屏能输入信息和输出监测信息，当通过视频分析模块计算处理，得到有效的跟踪目标信息，主控板即刻控制LCD触摸屏发出报警信号，并输出有效的跟踪目标信息。
作为本发明优选的技术方案，姿态检测模块通过与主控板信号相连，通过计算和数据处理得到经过温度补偿的摄像头装置的三维姿态数据与方位数据，并利用基于四元数的三维算法和数据融合方法，实现向主控板实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据，确定当前摄像头装置的所处位置。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，视频分析模块通过与主控板信息连接，运行在主控板中预先加载人脸检测和分形人脸识别算法，对摄像头的当前的拍摄画面进行实时的人脸检测与自动截取，然后与存储器中的人脸参照图像的进行对比分析，一旦发现摄像头获得人脸画面与人脸参照图像达到设定的相似度，即确定为发现跟踪目标，即刻在LCD触摸屏上显示跟踪目标的图像和个人信息，同时发出警报。本发明利用分形原理，可以对嫌犯图像数据库进行有效的压缩，减少存储空间，同时分形人脸识别，是一种模糊化操作，可以减小表情，光照，遮挡物等干扰因素的影响，提高识别率。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，存储器采用可扩展并可移除的SD卡存储器，主控板采用i.MX6主控板，无线通信模块采用4G无线通信模块。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，无线通信模块采用五模十二频4G模块，无线通信模块采用LCC封装或mPCIe封装方式制成。能支持移动/联通2G、3G、4G和电信4G网络高速接入，实现了装置的移动联网，也方便了对SD卡的存储器中的通缉犯人脸数据库进行实时的联网更新。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，音视频通讯模块采用低功耗音频声卡芯片，能实现模拟信号转数字信号以及数字信号还原模拟信号，能实现在线音视频通讯功能。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，摄像头采用基于SOC传感器的高清视频摄像头，能实现采集高清视频的要求。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，工作电源采用锂离子电池进行供电。循环性能优越、可快速充放电、使用寿命长，对本发明整个装置进行供电。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，音视频的通讯过程分为发送和接收，当主控板发出通讯请求后，音视频通讯模块将当前需要传输的语音和视频模拟信号转化为数字信号，通过无线通信模块对数字信号进行打包，生成IP数据包发送出去，这就完成的发送过程；当无线通信模块接收到装置外部的IP数据包时，会对其进行解包，再由音视频通讯模块将数字信号转化为模拟信号，反馈给主控板，即完成接收过程。
本发明的无线通信模块能移动联网实现实时信息传输与通讯，音视频通讯模块进行语音和视频的在线稳定传输实现传呼通讯功能，姿态检测模块将当前装置的姿态信息反馈给主控板，通过姿态调整机构去调整摄像头的位置，保证拍摄画面位于正前方，自动聚焦模组能对人脸聚焦，采集人脸图像信息，在存储器中存储通缉犯图像，视频分析模块对视频中聚焦的人脸图像自动截取和检测，与通缉犯图像进行对比，一旦发现嫌犯，就会显示嫌犯图像和个人信息，同时发出警报。本发明装置不仅实现了现有警用传呼机语音通讯功能，还增加了视频通讯功能，同时能进行通缉犯实时检索，系统可靠性高，误报率极低，适用于警察日常执勤的各种场所。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明便携式监测报警装置能实现实时监测，能进行在线报警，具有易携带的特点；
2.本发明装置不仅实现了现有警用传呼机的语音通讯功能，还增加了视频通讯的功能，同时还能进行通缉犯的实时检索，系统可靠性高，误报率极低，适用于警察日常执勤的各种场所，尤其适用交警使用，在交警执勤时，本发明便携式监测报警装置能独立开展有效的监测工作，节省警力，提高监测效率。
附图说明
图1为本发明实施例一便携式监测报警装置能实现实时监测的信号连接示意图。
图2为本发明实施例一音视频通讯模块的通信工作流程图。
图3为本发明实施例一便携式监测报警装置进行视频监测报警工作流程图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1～3，一种便携式监测报警装置，包括便携式装置本体和安装在装置本体上的主控板1、工作电源2、监测系统、存储器10、视频分析模块9、执行机构、信息传输装置以及输入和输出系统，具体为：
主控板1分别与监测系统、存储器10、信息处理系统、输入和输出系统以及执行装置信号连接，进行装置整体的信号综合处理与控制，存储器10采用可扩展并可移除的SD卡存储器，主控板1采用i.MX6主控板，主控板1能调用存储于存储器10的数据，并将计算处理和控制数据存储到存储器10中，在主控板1上加载有姿态检测和人脸识别的相关算法，并且采用了辅助的硬件加速器来完成设定部分的数据计算处理任务，不仅可以节省内部资源，而且相比之前运行处理速度更快；SD卡的存储器10使用32G的金士顿SDC10，与主控板1上USB3.0口相连接，实现对照片、语音、视频的快速读写；
工作电源2为各电子器件供电；
监测系统包括摄像头7和姿态检测模块5，摄像头7能采集目标区域的影像信息并向主控板1传输，姿态检测模块5能实时检测摄像头7的当前装置姿态，并将摄像头7和姿态检测模块5分别采集的信息发送到主控板1；
执行机构包括姿态调整机构6和自动聚焦模组8，姿态调整机构6的运动输出端与摄像头7相连，在主控板1获得摄像头7装置的当前所处位置后，主控板1通过控制姿态调整机构6去控制调节摄像头7的拍摄角度和拍摄视野，自动聚焦模组8与摄像头7配合使用，通过主控板1控制自动聚焦模组8，实现对人脸的自动聚焦，当摄像头7采集到影像信息后，在通过视频分析模块9对人脸图像进行自动截取和检测分析，并由视频分析模块9根据运行于主控板1的数据库信息，进行计算处理，将信息处理结果向主控板1输送和保存到存储器10中进行储存；
信息传输装置包括无线通信模块3和音视频通讯模块4，无线通信模块3采用4G无线通信模块，通过无线通信模块3能实现联网数据传输，通过音视频通讯模块4能实现语音信号收发、传输和在线通话；
输入和输出系统采用LCD触摸屏11能输入信息和输出监测信息，当通过视频分析模块9计算处理，得到有效的跟踪目标信息，主控板1即刻控制LCD触摸屏11发出报警信号，并输出有效的跟踪目标信息。
在本实施例中，参见图1和图3，姿态检测模块5使用MPU-6050，为5整合性6轴运动处理组件，能处理运动感测的复杂数据，降低运动处理运算对操作系统的负荷，姿态检测模块5通过与主控板1信号相连，通过计算和数据处理得到经过温度补偿的摄像头7装置的三维姿态数据与方位数据，并利用基于四元数的三维算法和数据融合方法，实现向主控板1实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据，确定当前摄像头7装置的所处位置。姿态调整机构6分别与主控板1和摄像头7相连，在主控板1获得摄像头7装置当前所处位置后，控制姿态调整机构6对摄像头7的拍摄角度进行调节，实现了拍摄画面一直保持在交警的正前方。
在本实施例中，参见图1～3，无线通信模块3采用五模十二频4G模块，无线通信模块3采用LCC封装方式制成。无线通信模块使用USR-G402tf，为一款五模十二频4G模块，适用于需要高速数据传输与需要大数据量稳定传输的用户，支持移动/联通2G、3G、4G和电信4G网络高速接入，实现了装置的移动联网，也方便了对SD卡的存储器10中的通缉犯人脸数据库进行实时的联网更新。
在本实施例中，参见图1和图2，音视频通讯模块4采用低功耗音频声卡芯片，能实现模拟信号转数字信号以及数字信号还原模拟信号。音视频通讯模块4中使用了Freescale公司生产的低功耗音频声卡芯片SGTL5000，它主要功能就是处理音视频终端中的所有音频序列，包括模拟信号转数字信号以及数字信号还原模拟信号等等，音视频通讯模块与i.MX6的主控板1和4G的无线通信模块3配合，能实现在线音视频通讯功能。
在本实施例中，参见图1和图3，摄像头7采用基于SOC传感器的高清视频摄像头。摄像头7采用Omnivision公司开发的OV2659，为高性能、低光敏度好、基于SOC传感器的摄像头，能实现本实施例采集高清视频的要求。自动聚焦模组8使用Hi3516D，拥有优异的电动变倍、自动聚焦性能。与OV2659摄像头配合使用，通过主控板1的控制，实现对人脸的快速自动对焦。
在本实施例中，参见图1，工作电源2采用锂离子电池进行供电，循环性能优越、可快速充放电、使用寿命长，对整个装置进行供电。
在本实施例中，参见图2，音视频的通讯过程分为发送过程和接收过程，当主控板1发出通讯请求后，音视频通讯模块4将当前需要传输的语音和视频模拟信号转化为数字信号，通过无线通信模块3对数字信号进行打包，生成IP数据包发送出去，这就完成的发送过程；当无线通信模块3接收到装置外部的IP数据包时，会对其进行解包，再由音视频通讯模块4将数字信号转化为模拟信号，反馈给主控板1，即完成接收过程。实际的发送和接收过程快速稳定，能满足实时传输的需求。
在本实施例中，参见图1～3，本实施例装置通过4G的无线通信模块3联网，可能对SD卡的存储器10中的嫌犯头像数据库进行实时的更新。当摄像头7开启，姿态检测模块5会实时检测当前装置的姿态，并将姿态信息反馈给i.MX6的主控板1，再由主控板1通过姿态调整机构6去控制摄像头7的拍摄角度，让拍摄画面保持在交警的正前方。自动聚焦模组8实现对人脸的自动聚焦，方便对人脸图像进行截取和检测。视频分析模块9通过运行主控板1上加载的人脸检测和人脸识别算法，将当前画面中的人脸图像与存储器10中的嫌犯图像进行对比分析，一旦发现嫌犯，就在LCD触摸屏11上显示嫌犯的图像和个人信息，同时发出警报。
本实施例工作电源2为整个装置供能，4G的无线通信模块3使得该装置可以移动联网，实现实时的信息传输与通讯。音视频通讯模块4实现语音和视频的在线稳定传输，为本实施例装置保留了最基本的传呼通讯功能。姿态检测模块5能将摄像头7装置当前的姿态信息反馈给主控板1，主控板1通过本实施例装置内置的姿态调整机构6去调整摄像头7的位置，保证整个拍摄画面一直位于交警的正前方。同时自动聚焦模组8会对人脸进行聚焦，方便本实施例装置采集人脸图像信息。在SD卡中存储的是全国所有的通缉犯图像，通过联网可以进行实时更新。视频分析模块9会对视频中聚焦的人脸图像进行自动的截取和检测，与SD卡中的通缉犯图像进行对比，一旦发现嫌犯，就会在触摸屏上显示嫌犯的图像和个人信息，同时发出警报。本实施例装置使用4G的无线通信模块3保证设备能稳定联网，通过音视频通讯模块4和无线通信模块3组建的语音与食品传输模块保证了装置最基本的在线通话功能，利用主控板1对摄像头7姿态信息的处理，控制单轴调整机构，保持摄像机7镜头稳定在正前方，最后由视频分析模块9对当前的拍摄画面进行实时的人脸检测、截取与识别，一旦发现嫌犯，就在LCD触摸屏上显示嫌犯的图像和个人信息，同时立即发出警报，即刻对嫌犯进行控制或抓捕，能够更有效地保证人们的生命财产安全。本实施例装置不仅实现了现有警用传呼机的语音通讯功能，还增加了视频通讯的功能，同时还能进行通缉犯的实时检索，系统可靠性高，误报率极低，适用于警察日常执勤的各种场所。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，视频分析模块9通过与主控板1信息连接，运行在主控板1中预先加载人脸检测和分形人脸识别算法，对摄像头7的当前的拍摄画面进行实时的人脸检测与自动截取，然后与存储器10中的人脸参照图像的进行对比分析，一旦发现摄像头7获得人脸画面与人脸参照图像达到设定的相似度，即确定为发现跟踪目标，即刻在LCD触摸屏11上显示跟踪目标的图像和个人信息，同时发出警报。主控板1中加载的分形人脸识别算法，利用分形原理，可以对嫌犯图像数据库进行有效的压缩，减少存储空间，同时分形人脸识别，是一种模糊化操作，能减小表情，光照，遮挡物等干扰因素的影响，提高识别率。本实施例的视频分析模块9通过与主控板1相连，运行其中预先加载的人脸检测和分形人脸识别算法，对当前的拍摄画面实现实时的人脸检测与截取，完成信息采集，然后与SD卡的存储器10中的嫌犯图像的进行对比分析，一旦发现嫌犯，就在LCD触摸屏11上显示嫌犯的图像和个人信息，同时发出警报提醒，监测精度和效率高，可以进一步提高节省警力的效果。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明便携式监测报警装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种便携式监测报警装置，其特征在于，包括便携式装置本体和安装在装置本体上的主控板(1)、工作电源(2)、监测系统、存储器(10)、视频分析模块(9)、执行机构、信息传输装置以及输入和输出系统，具体为：
所述主控板(1)分别与监测系统、存储器(10)、信息处理系统、输入和输出系统以及执行装置信号连接，主控板(1)能调用存储于所述存储器(10)的数据，并将计算处理和控制数据存储到存储器(10)中，在主控板(1)上加载有姿态检测和人脸识别的相关算法，并且采用了辅助的硬件加速器来完成设定部分的数据计算处理任务；
所述工作电源(2)为各电子器件供电；
所述监测系统包括摄像头(7)和姿态检测模块(5)，所述摄像头(7)能采集目标区域的影像信息并向主控板(1)传输，所述姿态检测模块(5)能实时检测所述摄像头(7)的当前装置姿态，并将摄像头(7)和姿态检测模块(5)分别采集的信息发送到主控板(1)；
所述执行机构包括姿态调整机构(6)和自动聚焦模组(8)，所述姿态调整机构(6)的运动输出端与所述摄像头(7)相连，在所述主控板(1)获得所述摄像头(7)装置的当前所处位置后，所述主控板(1)通过控制姿态调整机构(6)去控制调节摄像头(7)的拍摄角度和拍摄视野，所述自动聚焦模组(8)与所述摄像头(7)配合使用，通过所述主控板(1)控制自动聚焦模组(8)，实现对人脸的自动聚焦，当摄像头(7)采集到影像信息后，在通过视频分析模块(9)对人脸图像进行自动截取和检测分析，并由视频分析模块(9)根据运行于主控板(1)的数据库信息，进行计算处理，将信息处理结果向主控板(1)输送和保存到存储器(10)中进行储存；
所述信息传输装置包括无线通信模块(3)和音视频通讯模块(4)，通过所述无线通信模块(3)能实现联网数据传输，通过音视频通讯模块(4)能实现语音信号收发、传输和在线通话；
所述输入和输出系统采用LCD触摸屏(11)能输入信息和输出监测信息，当通过视频分析模块(9)计算处理，得到有效的跟踪目标信息，主控板(1)即刻控制LCD触摸屏(11)发出报警信号，并输出有效的跟踪目标信息。
2.根据权利要求1所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述姿态检测模块(5)通过与所述主控板(1)信号相连，通过计算和数据处理得到经过温度补偿的所述摄像头(7)装置的三维姿态数据与方位数据，并利用基于四元数的三维算法和数据融合方法，实现向所述主控板(1)实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据，确定当前所述摄像头(7)装置的所处位置。
3.根据权利要求1所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述视频分析模块(9)通过与所述主控板(1)信息连接，运行在所述主控板(1)中预先加载人脸检测和分形人脸识别算法，对所述摄像头(7)的当前的拍摄画面进行实时的人脸检测与自动截取，然后与所述存储器(10)中的人脸参照图像的进行对比分析，一旦发现所述摄像头(7)获得人脸画面与人脸参照图像达到设定的相似度，即确定为发现跟踪目标，即刻在所述LCD触摸屏(11)上显示跟踪目标的图像和个人信息，同时发出警报。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述存储器(10)采用可扩展并可移除的SD卡存储器，所述主控板(1)采用i.MX6主控板，所述无线通信模块(3)采用4G无线通信模块。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述无线通信模块(3)采用五模十二频4G模块，无线通信模块(3)采用LCC封装或mPCIe封装方式制成。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述音视频通讯模块(4)采用低功耗音频声卡芯片，能实现模拟信号转数字信号以及数字信号还原模拟信号。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述摄像头(7)采用基于SOC传感器的高清视频摄像头。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述便携式监测报警装置，其特征在于：所述工作电源(2)采用锂离子电池进行供电。
9.根据权利要求1～3中任意一项所述便携式监测报警装置，其特征在于：音视频的通讯过程分为发送和接收，当所述主控板(1)发出通讯请求后，所述音视频通讯模块(4)将当前需要传输的语音和视频模拟信号转化为数字信号，通过所述无线通信模块(3)对数字信号进行打包，生成IP数据包发送出去，这就完成的发送过程；当所述无线通信模块(3)接收到装置外部的IP数据包时，会对其进行解包，再由所述音视频通讯模块(4)将数字信号转化为模拟信号，反馈给所述主控板(1)，即完成接收过程。
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