CN106683313A - 一种边防监控目标自动检测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边防监控目标自动检测报警装置，包括：光电探测模块、图像处理模块、无线通信模块；光电探测模块采集图像数据和惯性数据并传递给图像处理模块；图像处理模块主要完成对装置内各模块的自检测试，设定各模块工作模式，控制各模块间的协同工作，完成自动检测功能；无线通信模块用于接收外部其他装置的控制指令到图像处理模块，发送图像处理模块指令到外部光电转台控制装置，保证各模块之间的相互协作，并把包含目标的视频图像、位置信息传送给远程监控中心。本发明采用双DSP多机高速并行处理技术，使得面对庞大的视频数据流在数据处理上游刃有余，不产生时序和控制上的混乱，保证了该目标自动检测装置对数据处理的实时性。

Description

一种边防监控目标自动检测报警装置

技术领域

本发明属于计算机视觉、图像处理、视频监控技术领域，涉及一种边防监控目标自动检测报警装置。

背景技术

目标自动检测是后续监控、识别、跟踪系统的前端环节，有效的检测是保证后续的监控、识别和跟踪顺利进行的基础和前提，在整个视频监控系统中有着举足轻重的作用。

传统的边防监控系统主要以“人工值班”为主，即操作员连续监看光电探测系统输出的实时视频或雷达显示，当发现有侦查或入侵目标时，立即报告并出动兵力处置。在边防监控系统实际使用中，战士长时间观察会产生视觉疲劳，其工作强度很大，造成系统“虚警率”及“漏警率”较高；此外，“人工值班”模式要求战士需经过较长时间训练才能胜任工作。因此，如何提高边防监控系统目标检测智能化程度是当前该领域面临的主要技术问题。

目前的室内监控系统中，有少量具备自动检测报警能力，但大部分都采用背景建模算法对目标进行自动检测，但该方法只能进行定点监控，无法满足边防监控系统中大区域范围的自动监控。

综上所述，目标自动检测，特别是运动背景下目标自动检测和远距离弱小运动目标自动检测，是边防监控领域急需解决的技术难题。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种边防监控目标自动检测报警装置，解决现有边防监控系统无法自动检测目标报警的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种边防监控目标自动检测报警装置，其包括：光电探测模块、图像处理模块、无线通信模块；光电探测模块采集图像数据和惯性数据并传递给图像处理模块；图像处理模块主要完成对装置内各模块的自检测试，设定各模块工作模式，控制各模块间的协同工作，完成自动检测功能；无线通信模块用于接收外部其他装置的控制指令到图像处理模块，发送图像处理模块指令到外部光电转台控制装置，保证各模块之间的相互协作，并把包含目标的视频图像、位置信息传送给远程监控中心。

其中，所述光电探测模块包括探测器和IMU。

其中，所述图像处理模块以多DSP+FPGA为核心架构。

其中，所述图像处理模块包括DSP1、DSP2和FPGA，FPGA接收光电探测模块传递的图像数据和惯性数据，并传递给DSP1，同时实现与DSP1之间的数据交互；DSP1用于两路运动目标的自动检测；DSP2与FPGA之间进行数据交互，接收无线通信模块传送的控制指令，并将控制指令传送至光电探测模块，DSP2接收光电探测模块采集的图像数据，将处理得到的目标综合信息传送至无线通信模块。

其中，所述DSP2采用DSP+ARM的硬件架构。

其中，所述DSP2将ARM、DSP内核、高清视频协处理器以及高度集成的外设集组合，ARM内核完成对视频图像的压缩编码、存储以及千兆网络传输；DSP内核实现间接精确定位算法以及目标自动检测装置中各模块的统一管理和调度。

其中，所述自动检测报警装置有两种工作模式：检测模式和监控模式。

其中，所述自动检测报警装置通过无线通信模块接收来自本地和远程监控中心的控制指令，由外部光电转台控制装置控制转台转到定点监控区域或周式扫描，图像处理模块接收图像数据和惯性数据信息，完成对边防监控视频中运动的人和车辆目标的自动检测；当检测到目标后，目标自动检测报警装置转入监控模式，图像处理模块发出指令，由外部光电转台控制装置控制转台转动保证目标导入到探测器视场内；当目标导入到探测器视场后，图像处理模块将包含目标的视频图像、位置等信息通过无线通信模块传输给监控中心。

本发明还提供了一种边防监控目标自动检测报警方法，首先对图像进行预处理，增强目标的特征；其次，对图像背景进行抑制和噪声消减，达到抑制起伏和增强目标信号的双重目的；然后，通过配准技术及基于差分的检测方法，对边防监控目标进行检测；再利用图像融合技术，增强弱小目标的可视性，最后对视场中为数不多的潜在目标进行图像流分析，根据目标在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，排除虚假目标点找出真实目标，从而降低虚警率。

其中，所述方法包括以下步骤：

步骤一，对图像进行预处理，增强目标的特征；

步骤二，对图像背景进行抑制和噪声消减，达到抑制起伏和增强目标信号的双重目的；

步骤三，通过相邻帧和多帧间隔的图像配准技术对相关图像进行配准，再做差分处理得到差分图；

步骤四，对差分图进行图像分割，剔除不满足目标条件的其他干扰目标；

步骤五，再利用连续多帧的相邻帧差分图进行能量累积，并融合梯度图像信息，对弱小目标特征进行增强；

步骤六，对视场中为数不多的潜在目标进行图像流分析，建立目标在图像序列中的运动轨迹；

步骤七，根据目标在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，排除虚假目标点找出真实目标，从而降低虚警率；

步骤八，确认真实目标后，将目标相关信息传输给监控中心完成自动报警，提醒监控人员确认目标。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的边防监控目标自动检测报警装置，采用双DSP多机高速并行处理技术，使得面对庞大的视频数据流在数据处理上就显得游刃有余，而不至于产生时序和控制上的混乱，保证了该目标自动检测装置对数据处理的实时性。

附图说明

图1是边防监控目标自动检测装置组成图；

图2是边防监控目标自动检测工作模式流程图；

图3是边防监控目标自动检测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术中的问题，一方面，本发明提供了一种边防监控目标自动检测报警装置，用于边防监控系统对防御区域非法闯入的人和车辆的自动检测和报警。设计原则是以具备昼夜工作能力和高可靠性为基础；以实现高检测率、低虚警率的目标自动检测能力为核心；以具备较强经济性、维修性、安全性为主线，统筹兼顾地展开边防监控目标自动检测报警装置各模块设计。

具体地，参照图1所示，本实施例边防监控目标自动检测报警装置包括：光电探测模块、图像处理模块、无线通信模块；光电探测模块包括探测器和IMU，用于把采集到的图像数据和惯性数据传递给图像处理模块；图像处理模块主要完成对装置内各模块的自检测试，设定各模块工作模式，控制各模块间的协同工作，完成自动检测功能；无线通信模块用于接收外部其他装置的控制指令到图像处理模块，发送图像处理模块指令到外部光电转台控制装置，保证各模块之间的相互协作，并把包含目标的视频图像、位置信息传送给远程监控中心。

图像处理模块以多DSP+FPGA为核心架构，包括DSP1、DSP2和FPGA，FPGA接收光电探测模块传递的图像数据和惯性数据，并传递给DSP1，同时实现与DSP1之间的数据交互；DSP1选用高速高性能DSP芯片，实现两路运动目标的自动检测功能；DSP2与FPGA之间进行数据交互，接收无线通信模块传送的控制指令，并将控制指令传送至光电探测模块，DSP2接收光电探测模块采集的图像数据，将处理得到的目标综合信息传送至无线通信模块。

DSP2选用具备高清数字媒体处理功能DSP芯片，该处理器采用DSP+ARM的硬件架构，实现了将ARM、DSP内核、高清视频协处理器以及高度集成的外设集组合。ARM内核可以完成对视频图像的压缩编码、存储以及千兆网络传输；DSP内核实现间接精确定位算法以及目标自动检测装置中各模块的统一管理和调度。

本实施例采用双DSP多机高速并行处理技术，使得面对庞大的视频数据流在数据处理上就显得游刃有余，而不至于产生时序和控制上的混乱，保证了该目标检测装置对数据处理的实时性。

边防监控目标自动检测报警装置通过无线通信模块接收来自本地和远程监控中心的控制指令，由外部光电转台控制装置控制转台转到定点监控区域或周式扫描，图像处理模块接收图像数据和惯性数据等信息，完成对边防监控视频中运动的人和车辆等目标的自动检测。当检测到目标后，目标自动检测报警装置转入监控模式，图像处理模块发出指令，由外部光电转台控制装置控制转台转动保证目标导入到探测器视场内。当目标导入到探测器视场后，图像处理模块将包含目标的视频图像、位置等信息通过无线通信模块传输给监控中心。

参阅图2。图2所示为本发明实施例中边防监控目标自动检测工作模式流程图。在本实施方式中，该装置主要有两种工作模式：检测模式和监控模式。当目标自动检测装置接收到控制指令、图像数据和惯性数据等信息时，进行首次目标检测模式，外部光电转台控制装置以方位向360度行扫描方式自动周式扫描，若检测到目标后进入监控模式对目标进行实时监控，若未检测到目标报告目标丢失，则进入目标丢失后重新检测模式。当进入目标丢失后重新检测模式时，根据当前图像、惯性数据和转台等相关信息，在目标丢失前一定区域内对目标进行重新检测，若检测到目标后进入监控模式对目标进行实时监控，若未检测到目标报告目标丢失。

另一方面，本发明还提供了一种边防监控目标自动检测报警方法，首先对图像进行预处理，增强目标的特征；其次，对图像背景进行抑制和噪声消减，达到抑制起伏和增强目标信号的双重目的；然后，通过配准技术及基于差分的检测方法，对边防监控目标进行检测；再利用图像融合技术，增强弱小目标的可视性，最后对视场中为数不多的潜在目标进行图像流分析，根据目标在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，排除虚假目标点找出真实目标，从而降低虚警率。

具体地，参照图3所示，本实施例边防监控目标自动检测报警方法包括以下步骤：

步骤一，对图像进行预处理，增强目标的特征；

步骤二，对图像背景进行抑制和噪声消减，达到抑制起伏和增强目标信号的双重目的；

步骤三，通过相邻帧和多帧间隔的图像配准技术对相关图像进行配准，再做差分处理得到差分图；

步骤四，对差分图进行图像分割，剔除不满足目标条件的其他干扰目标；

步骤五，再利用连续多帧的相邻帧差分图进行能量累积，并融合梯度图像信息，对弱小目标特征进行增强；

步骤六，对视场中为数不多的潜在目标进行图像流分析，建立目标在图像序列中的运动轨迹；

步骤七，根据目标在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，排除虚假目标点找出真实目标，从而降低虚警率；

步骤八，确认真实目标后，将目标相关信息传输给监控中心完成自动报警，提醒监控人员确认目标。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，包括：光电探测模块、图像处理模块、无线通信模块；光电探测模块采集图像数据和惯性数据并传递给图像处理模块；图像处理模块主要完成对装置内各模块的自检测试，设定各模块工作模式，控制各模块间的协同工作，完成自动检测功能；无线通信模块用于接收外部其他装置的控制指令到图像处理模块，发送图像处理模块指令到外部光电转台控制装置，保证各模块之间的相互协作，并把包含目标的视频图像、位置信息传送给远程监控中心。

2.如权利要求1所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述光电探测模块包括探测器和IMU。

3.如权利要求1所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述图像处理模块以多DSP+FPGA为核心架构。

4.如权利要求3所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述图像处理模块包括DSP1、DSP2和FPGA，FPGA接收光电探测模块传递的图像数据和惯性数据，并传递给DSP1，同时实现与DSP1之间的数据交互；DSP1用于两路运动目标的自动检测；DSP2与FPGA之间进行数据交互，接收无线通信模块传送的控制指令，并将控制指令传送至光电探测模块，DSP2接收光电探测模块采集的图像数据，将处理得到的目标综合信息传送至无线通信模块。

5.如权利要求4所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述DSP2采用DSP+ARM的硬件架构。

6.如权利要求5所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述DSP2将ARM、DSP内核、高清视频协处理器以及高度集成的外设集组合，ARM内核完成对视频图像的压缩编码、存储以及千兆网络传输；DSP内核实现间接精确定位算法以及目标自动检测装置中各模块的统一管理和调度。

7.如权利要求6所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述自动检测报警装置有两种工作模式：检测模式和监控模式。

8.如权利要求7所述的边防监控目标自动检测报警装置，其特征在于，所述自动检测报警装置通过无线通信模块接收来自本地和远程监控中心的控制指令，由外部光电转台控制装置控制转台转到定点监控区域或周式扫描，图像处理模块接收图像数据和惯性数据信息，完成对边防监控视频中运动的人和车辆目标的自动检测；当检测到目标后，目标自动检测报警装置转入监控模式，图像处理模块发出指令，由外部光电转台控制装置控制转台转动保证目标导入到探测器视场内；当目标导入到探测器视场后，图像处理模块将包含目标的视频图像、位置等信息通过无线通信模块传输给监控中心。

9.一种边防监控目标自动检测报警方法，其特征在于，首先对图像进行预处理，增强目标的特征；其次，对图像背景进行抑制和噪声消减，达到抑制起伏和增强目标信号的双重目的；然后，通过配准技术及基于差分的检测方法，对边防监控目标进行检测；再利用图像融合技术，增强弱小目标的可视性，最后对视场中为数不多的潜在目标进行图像流分析，根据目标在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，排除虚假目标点找出真实目标，从而降低虚警率。

10.如权利要求9所述的边防监控目标自动检测报警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对图像进行预处理，增强目标的特征；

步骤二，对图像背景进行抑制和噪声消减，达到抑制起伏和增强目标信号的双重目的；

步骤三，通过相邻帧和多帧间隔的图像配准技术对相关图像进行配准，再做差分处理得到差分图；

步骤四，对差分图进行图像分割，剔除不满足目标条件的其他干扰目标；

步骤五，再利用连续多帧的相邻帧差分图进行能量累积，并融合梯度图像信息，对弱小目标特征进行增强；

步骤六，对视场中为数不多的潜在目标进行图像流分析，建立目标在图像序列中的运动轨迹；

步骤七，根据目标在图像序列中运动的连续性和轨迹的一致性原则，排除虚假目标点找出真实目标，从而降低虚警率；

步骤八，确认真实目标后，将目标相关信息传输给监控中心完成自动报警，提醒监控人员确认目标。