CN107249037A - 一种可控云台的手机通信监控系统设备 - Google Patents

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郁进明
杨斯瑶
王靓
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Abstract

本发明涉及一种可控云台的手机通信监控系统设备，包括通信监控手机设备、云服务器、智能控制手机终端和可控云台，所述通信监控手机设备安装在所述可控云台上，并与云服务器相连进行数据传输与数据处理；所述云服务器与所述智能控制手机终端相连，所述智能控制手机终端用于远程控制可控云台实现云台旋转捕捉人脸图像，寻找最佳视频通信及监控角度，所述通信监控手机设备的摄像头进行自动对焦，提高面部图像清晰度。本发明与云平台结合，提高信息的存储容量与安全系数，实现对通信视频及监控视频图像的信息融合与智能分析。

Description

一种可控云台的手机通信监控系统设备
技术领域
本发明涉及远程监控和通信技术领域，特别是涉及一种可控云台的手机通信监控系统设备。
背景技术
现有的手机监控方法及系统存在以下不足：(1)功能局限在监拍未经允许而正对着使用手机的用户，获取其相貌特征；(2)拍摄信息固定地存储于手机中，未能远程存储与读取，安全系数低。现有的可控云台监控设备的手持终端和监控系统存在以下不足：(1)未与云平台相结合，信息存储容量与信息分析能力均受到一定程度限制；(2)该手持终端模块多，设计成本高，操作控制繁琐；(3)未提及可控云台的设计与功能使用；(4)仅有信息的采集与反馈；(5)局限于监控方面的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可控云台的手机通信监控系统设备，提高信息的存储容量与安全系数，实现对通信视频及监控视频图像的信息融合与智能分析。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可控云台的手机通信监控系统设备，包括通信监控手机设备、云服务器、智能控制手机终端和可控云台，所述通信监控手机设备安装在所述可控云台上，并与云服务器相连进行数据传输与数据处理；所述云服务器与所述智能控制手机终端相连，所述智能控制手机终端用于远程控制可控云台实现云台旋转捕捉人脸图像，所述智能控制手机终端还用于控制通信监控手机设备的摄像头进行自动对焦，寻找最佳视频及监控角度。
所述通信监控手机设备在网络状况良好的情况下，自动压缩传输并存储至云服务器，所述云服务器用于提供对视频信息的编辑、删除和重复回看功能。
所述云服务器还用于识别和分析监控视频中图像，并运用基于SVM的人脸识别方法学习随机截取图像，对图像进行降噪处理，对有遮挡或迅速转动的情况，通过图像滤波进行参数辨识和状态估计，依据跟踪算法保持图像跟踪。
所述云服务器还用于对视频通信及监控对象进行实时分析，获取信息与已学习的图像比对，图像未匹配成功时，则提供远程警示与自动报警，同时对匹配成功的人脸及身形信息进行分析，判断对象的精神状况和身形变化情况。
所述可控云台包括固定平台，所述固定平台上设置有水平旋转机构，所述水平旋转机构上设置有两个固定杆，两个固定杆之间设置有垂直旋转机构，所述垂直旋转机构用于安装通信监控手机设备；所述水平旋转机构和垂直旋转机构与各自的闭环步进电机相连实现旋转；所述闭环步进电机由单片机控制，所述单片机通过通信模块与智能控制手机终端相连。
所述单片机还连接有烟雾及温度检测报警装置，所述烟雾及温度检测报警装置包括电化学传感器、温度传感器和报警器，分别用于检测烟雾浓度和温度，当烟雾浓度或温度超过设定值时，所述单片机控制报警器发出报警。
所述单片机还设置有一键实时通信按钮，在无线网络或局域网正常的情况下，通过通信协议自动完成视频对象的通信请求后，将通信监控手机设备获取的图像传输至云服务器。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明与云平台结合，提高信息的存储容量与安全系数，实现对通信视频及监控视频图像的信息融合与智能分析。本发明可以与手机回收商合作，利用智能手机的高清摄像头与视频通信等功能，使设备的成本大大降低。作为远程实时视频通信设备的操作方式更加简便，智能程度更加明显。本发明解决了传统设备操作复杂、安全系数低、功能局限和成本高昂的缺点，拓宽了手机视频通信与远程监控设备的使用年龄段和适用人群。本发明运用云技术，管理海量数据，信息安全可靠、用途广泛，与远程医疗平台结合，也可配合安保等部门工作。
附图说明
图1是本发明的逻辑方框图；
图2是本发明中可控云台结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种可控云台的手机通信监控系统设备，如图1所示，包括通信监控手机设备、云服务器、智能控制手机终端和可控云台，所述通信监控手机设备安装在所述可控云台上，并与云服务器相连进行数据传输与数据处理；所述云服务器与所述智能控制手机终端相连，所述智能控制手机终端用于远程控制可控云台实现云台旋转捕捉人脸图像，寻找最佳视频通信及监控角度，所述通信监控手机设备的摄像头进行自动对焦，提高面部图像清晰度。
所述的云服务器平台用于基于信息的传输与存储技术、机器学习、图像识别、数据分析和远程医疗。其中，所述的信息的传输与存储，均由所搭建的云平台提供，在无线网络状况良好的情况下，通信监控手机设备自动压缩传输并存储至云服务器，云服务器提供对视频信息的编辑、删除和重复回看功能。所述的机器学习与图像识别是用于通信及监控视频中图像的识别、分析，运用基于SVM的人脸识别方法学习随机截取图像，对图像进行降噪处理，对有遮挡或迅速转动的情况，通过图像滤波进行参数辨识和状态估计，依据跟踪算法保持跟踪，达到较强的实时性、鲁棒性的效果并能保持视频图像的精准与清晰。所述的人脸识别技术基于Zedboard平台，采用基于Haar特征的Adaboost算法，具有检测速度快，分辨率高的特点。所述的数据分析与远程医疗是用于对视频通信及监控对象的实时分析，获取信息与已学习的图像比对，图像未匹配成功，则提供远程警示与自动报警，同时对匹配成功的人脸及身形信息进行分析，判断对象的精神状况和身形变化等信息，提供健康援助。
本实施方式中的可控云台可进行水平方向和垂直方向的同时旋转，以达到全方位的视角，在人脸识别跟踪技术与智能控制手机远程操控的共同作用下，对视频通信与监控对象的捕捉更为精确，云台自动旋转捕捉人脸，保持人脸图像始终保持在设备显示界面的中间位置。
如图2所示，所述可控云台包括固定平台1，所述固定平台1上设置有水平旋转机构2，所述水平旋转机构2上设置有两个固定杆3，两个固定杆3之间设置有垂直旋转机构4，所述垂直旋转机构4用于安装通信监控手机设备5；所述水平旋转机构2和垂直旋转机构4与各自的闭环步进电机相连实现旋转；所述闭环步进电机由单片机控制，所述单片机通过通信模块与智能控制手机终端相连。由图可知，本实施方式通过两个内嵌式的半球体以及可左右移动的固定杆，将通信监控手机设备嵌在中间，通过固定杆的移动，可将不同尺寸的手机固定。
该云台还包括通信监控手机的供电装置，步进电机的供电装置，烟雾及温度检测报警装置，一键实时通信按钮以及电源开关。其中，所述的通信监控手机设备的供电装置，包括内置云台中的PCB为AC/DC降压型变换电路，将220V交流电转成手机所需的5V直流电压。所述的烟雾及温度检测报警装置与单片机相连，包括一个电化学传感器，所采用的型号为MQ-7；另一个则为温度传感器，所采用的型号为DS18B20，以及一个报警器，能够在检测到的数值超过预设值时发出报警。所述的一键实时通信按钮在无线网络或局域网正常下，通过通信协议和所编程序，自动完成视频通信请求，一个按钮对应预设的一个通信对象，共四个。其中，无线通信网络是介于上位机与下位机之间的的通信协议。采用工业控制网络协议之一的应用层通信协议ModBus，按照其定义数据帧并进行解析，实现在同一网络中的通信。该通信网络支持WLAN；TD-LTE、FDD-LTE、TD-LTE；TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000；GSM、CDMA；Bluetooth这五种类型的网络模式。同时支持NFC的三种工作模式：点对点模式、读卡器模式、卡模式。
本实施方式中的自定义网络通信协议是解决不同手机间快速通信和手机与云服务器快速通信的一种手段。以下是所设计的自定义通信协议：数据包中包括9byte字符，其中包括一位起始位，一位帧长度定义位，一位地址位，一位功能位，一位数据位，两位校验位，一位停止位。
(1)上位机-下位机：发送设置电流(广播)
0XF1 0X09 0X00 0X06 0X02 数值 CRC高 CRC低 0XF2
(2)上位机-下位机：请求发送回设备X的电流值
0XF1 0X09 0X0X 0X03 0X02 0X00 CRC高 CRC低 0XF2
(3)下位机-上位机：采集设备X电流值发送给上位机
0XF3 0X09 0X0X 0X03 0X02 数值 CRC高 CRC低 0XF4
(4)上位机-下位机：请求发送回设备X的电压值
0XF1 0X09 0X0X 0X04 0X02 0X00 CRC高 CRC低 0XF2
(5)下位机-上位机：采集设备X电压值发送给上位机
0XF3 0X09 0X0X 0X04 0X02 数值 CRC高 CRC低 0XF4
本实施方式中的控制电机为两相闭环步进电机，电机与云台的内部机械旋转装置末端距离应在8—15cm间以达到电机的步长与通信监控手机旋转角度均在合理范围内与十字轴式万向节相结合的旋转操作。
如图1和图2所示，可控云台的硬件部分包括单片机、电路板、闭环控制的步进电机、水平旋转装置、垂直旋转装置、可移动固定杆、手机固定装置以及烟雾和温度检测的远程报警系统装置。软件部分包括智能手机与云服务器间的信息交换、控制与通信及监控间的自定义通信协议、应用程序界面与通信的优化设计、步进电机的旋转精度与步长设计以及单片机的运行程序。
下面对可控云台的手机通信监控系统设备的工作方式进行介绍。
首先检测网络状态，安装可控云台与视频监控手机，打开控制智能手机所下载的APP客户端，进行账号匹配和设备间信号的连接与调试，确保视频监控手机的各项功能处于正常工作状态，单片机、步进电机信号正常，旋转装置正常，可控云台中各电路模块工作正常，与云服务器处于双向连通状态。
工作情形一：一键实时视频通信模式下，一方面，通过控制智能手机中的APP客户端一键发出视频通信指令，请求实时视频通信并且控制视频监控手机，单片机接收信号，一段时间未被拒绝则默认接受控制。控制方可在APP客户端通过单片机发出脉冲信号控制云台内水平及垂直转动电机，使视频角度可全方位旋转；也可依靠人脸识别技术进行自动旋转跟踪，对电机发出转动指令，保持对已学习的人脸图像处于视频镜头的中间部分。如有遮挡，则通过图像滤波技术进行参数辨识与状态估计，保持旋转。从而实现视频监控手机摄像头自动对焦，寻找最佳视频角度；控制智能手机也可远程调节两端音量大小达到最佳视频通信效果。另一方面，被控制方也可一键请求视频通信，只需按下预设在云台上的4个操作按钮，分别对应4个共享账号的视频通信对象，以下操作同上所述。同时被采集人的图像信息可与远程医疗平台相结合，进行面部与身形的识别与比对，分析其健康状况，必要时可进行远程急救或诊断治疗。该设计面向对象主要包括需要及时一键视频通信的办公场所以及未能熟练使用智能手机或行动不便的孤寡老人。
工作情形二：视频监控模式下，控制智能手机发出工作指令，供电线路持续供电，单片机处于工作状态，通信监控手机接收信号后发出指令，视频监控手机的高清摄像头被远程打开，持续不断采集视频监控信息，旋转操作如工作情形一所述。当视频信息的存储容量接近视频监控手机的内存最大值时，信息被自动压缩并传输至云服务器终端，云平台对监控视频进行图像识别与分析，识别面部图像信息和声纹信息，从而构成训练集合，进行降噪处理并学习，匹配结果送入SVM分类器，进行最终人脸与声纹检测。如检测结果与预留信息出现不匹配的情况下可进行远程提醒与自动报警。此时选择是否开启远程视频语音功能，进行远程警示干预。云服务器终端提供回看功能并显示云平台的视频图像分析结果，方便使用者查看。该设计主要是对室内的监控(儿童或宠物的监控)和构成家居安全系统的重要部分。
电路潮流检测装置，检测设备及室内电压、电流稳定情况。与预设值偏离情况较大时，发出警报。譬如，当电路短路，电流过大时，设备自动断电，达到保护设备的目的。
云台内置检测传感器，烟雾传感器检测一氧化碳、甲烷等煤气、天然气的主要成分，温度传感器检测室内或特定通信及监控区域的环境温度。多传感器信息融合后发送至云平台，进行识别与分析处理，判断是否进行远程警示，使可控云台装置及环境保持安全状态。

Claims (7)

1.一种可控云台的手机通信监控系统设备，包括通信监控手机设备、云服务器、智能控制手机终端和可控云台，其特征在于，所述通信监控手机设备安装在所述可控云台上，并与云服务器相连进行数据传输与数据处理；所述云服务器与所述智能控制手机终端相连，所述智能控制手机终端用于远程控制可控云台实现云台旋转捕捉人脸图像，所述智能控制手机终端还用于控制通信监控手机设备的摄像头进行自动对焦，寻找最佳视频及监控角度，所述通信监控手机设备的摄像头进行自动对焦，提高面部图像清晰度。
2.根据权利要求1所述的可控云台的手机通信监控系统设备，其特征在于，所述通信监控手机设备在网络状况良好的情况下，自动压缩传输并存储至云服务器，所述云服务器用于提供对视频信息的编辑、删除和重复回看功能。
3.根据权利要求1所述的可控云台的手机通信监控系统设备，其特征在于，所述云服务器还用于识别和分析监控视频中图像，并运用基于SVM的人脸识别方法学习随机截取图像，对图像进行降噪处理，对有遮挡或迅速转动的情况，通过图像滤波进行参数辨识和状态估计，依据跟踪算法保持图像跟踪。
4.根据权利要求1所述的可控云台的手机通信监控系统设备，其特征在于，所述云服务器还用于对视频通信及监控对象进行实时分析，获取信息与已学习的图像比对，图像未匹配成功时，则提供远程警示与自动报警，同时对匹配成功的人脸及身形信息进行分析，判断对象的精神状况和身形变化情况。
5.根据权利要求1所述的可控云台的手机通信监控系统设备，其特征在于，所述可控云台包括固定平台，所述固定平台上设置有水平旋转机构，所述水平旋转机构上设置有两个固定杆，两个固定杆之间设置有垂直旋转机构，所述垂直旋转机构用于安装通信监控手机设备；所述水平旋转机构和垂直旋转机构与各自的闭环步进电机相连实现旋转；所述闭环步进电机由单片机控制，所述单片机通过通信模块与智能控制手机终端相连。
6.根据权利要求5所述的可控云台的手机通信监控系统设备，其特征在于，所述单片机还连接有烟雾及温度检测报警装置，所述烟雾及温度检测报警装置包括电化学传感器、温度传感器和报警器，分别用于检测烟雾浓度和温度，当烟雾浓度或温度超过设定值时，所述单片机控制报警器发出报警。
7.根据权利要求5所述的可控云台的手机通信监控系统设备，其特征在于，所述单片机还设置有一键实时通信按钮，在无线网络或局域网正常的情况下，通过通信协议自动完成视频对象的通信请求，将通信监控手机设备获取的图像传输至云服务器。
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