CN108022411A - 基于图像处理的监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像处理的监控系统。包括：图像采集装置，用于采集值班人员的面部图像；监控主机，通信连接所述图像采集装置，用于接收并处理所述值班人员的图像，检测所述值班人员是否处于疲劳状态；提醒装置，通信连接所述监控主机，在所述值班人员处于疲劳状态时进行提醒。本发明提供的监控系统，可以判断值班人员是否处于打瞌睡的状态，并在其打瞌睡时产生提醒，增强了值班人员工作的可靠性。

Description

基于图像处理的监控系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于图像处理的监控系统。

背景技术

保卫治安是一个职业工种，主要职责为防火、防盗、责任区域内的人身安全。通过保安人员的工作实施来保障固定区域内安全，正常工作秩序、治安秩序、防范于未然。

中国保卫治安行业的传统业务范围主要有门卫、守护、巡逻、营业性文体活动的安全服务、武装押运、道路交通协管、特殊性安全服务、保安器材营销、保安咨询、承接安防工程和建立安防系统、社会性保安服务等。在改革的背景下，保安服务业已朝着物业小区、中小学、大型活动保卫、停车场看护、海上等新的服务领域延伸。

因为大多保卫治安从业人员需要长期在夜里进行守卫预警工作，现实中经常会发生因为值班人员疲乏打瞌睡而不能及时发现险情或不法分子从而给个人或集体造成巨大财产损失，甚至人员伤亡；因此采取何种措施避免因为值班人员疲乏打瞌睡造成的不必要损失变的越来越重要。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种基于图像处理的监控系统。

具体地，本发明一个实施例提出的一种基于图像处理的监控系统，包括：

图像采集装置，用于采集值班人员的面部图像；

监控主机，通信连接所述图像采集装置，用于接收并处理所述值班人员的图像，检测所述值班人员是否处于疲劳状态；

提醒装置，通信连接所述监控主机，在所述值班人员处于疲劳状态时进行提醒。

在本发明的一个实施例中，所述图像采集装置包括：

摄像头，设置于所述值班人员前方的特定位置处，对所述值班人员的面部进行识别并采集形成面部图像；

图像传输器，将所述面部图像发送至所述监控主机。

在本发明的一个实施例中，所述拍摄像头为红外摄像头。

在本发明的一个实施例中，所述图像传输器为无线传输器。

在本发明的一个实施例中，所述提醒装置为无线通信的便携式终端，用于接收所述监控主机发出的提醒信息并做出声音或震动提醒。

在本发明的一个实施例中，所述监控主机包括：

外部存储器，存储所述面部图像；

处理器，电连接所述存储器，处理所述面部图像，判断所述值班人员是否处于疲劳状态；若所述值班人员处于疲劳状态，则向所述提醒装置发送触发信号。

在本发明的一个实施例中，所述外部存储器还用于存储所述值班人员的面部初始图像信息。

在本发明的一个实施例中，所述处理器包括：

内部存储器，信号连接所述外部存储器，用于提取并缓存所述外部存储器存储的面部图像；

运算器，信号连接所述内部存储器，用于接收定位所述面部图像中眼睛区域的图像；并根据所述眼睛区域的图像计算眼睛状态；

控制器，信号连接所述运算器和所述外部存储器，用于根据所述眼睛状态判断所述值班人员是否处于疲劳状态。

在本发明的一个实施例中，所述运算器具体用于：

灰度化所述眼睛区域的图像以确定瞳孔中心点位置；以所述瞳孔中心点为中心点向四周形成多条灰度值射线；根据所述灰度值射线计算瞳孔边界点；根据所述瞳孔边界点计算眼睛闭合度以确定眼睛状态。

本发明提供的监控系统，可以判断值班人员是否处于打瞌睡的状态，并在其打瞌睡时产生提醒，增强了守卫的安全性。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种基于图像处理的监控系统示意图；

图2是本发明实施例提供的处理器结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种值班人员眼睛图像处理方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的眼睛处于睁开状态瞳孔边界点示意图；

图5为本发明实施例提供的眼睛处于闭合状态瞳孔边界点示意图；

图6为本发明实施例提供的眼睛处于半睁半闭状态瞳孔特边界点意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种基于图像处理的监控系统示意图，包括：

图像采集装置，用于采集值班人员的面部图像；

监控主机，通信连接所述图像采集装置，用于接收并处理所述值班人员的图像，检测所述值班人员是否处于疲劳状态；

提醒装置，通信连接所述监控主机，在所述值班人员处于疲劳状态时进行提醒。

具体地，所述图像采集装置包括：

摄像头，设置于所述值班人员前方的特定位置处，对所述值班人员的面部进行识别并采集形成面部图像；

图像传输器，将所述面部图像发送至所述监控主机。

优选地，所述拍摄像头为红外摄像头。

优选地，所述图像传输器为无线传输器。

优选地，所述提醒装置为无线通信的便携式终端，用于接收所述监控主机发出的提醒信息并做出声音或震动提醒。

优选地，所述监控主机可以包括：

外部存储器，存储所述面部图像；

处理器，电连接所述存储器，处理所述面部图像，判断所述值班人员是否处于疲劳状态；若所述值班人员处于疲劳状态，则向所述提醒装置发送触发信号。

其中，所述外部存储器还用于存储所述值班人员的面部初始图像信息。

优选地，请参考图2，图2是本发明实施例提供的处理器结构示意图；所述处理器包括：

内部存储器，信号连接所述外部存储器，用于提取并缓存所述外部存储器存储的面部图像；

运算器，信号连接所述内部存储器，用于接收定位所述面部图像中眼睛区域的图像；并根据所述眼睛区域的图像计算眼睛状态；

控制器，信号连接所述运算器和所述外部存储器，用于根据所述眼睛状态判断所述值班人员是否处于疲劳状态。

进一步地，所述控制器用于向所述提醒装置发送触发信号：所述控制器还用于控制所述图像采集装置以调节其拍摄方向。

具体地，所述运算器具体用于：

灰度化所述眼睛区域的图像以确定瞳孔中心点位置；以所述瞳孔中心点为中心点向四周形成多条灰度值射线；根据所述灰度值射线计算瞳孔边界点；根据所述瞳孔边界点计算眼睛闭合度以确定眼睛状态。

本实施例提供的监控系统，通过红外摄像头拍摄值班人员的面部图像，经过处理器对面部图像进行处理分析，能有效判断值班人员是否处于疲劳或打瞌睡状态，及时发出警示提醒值班人员；避免因为值班人员打瞌睡而没及时发现险情或非法人员侵入而对个人或集体造成的损失。

实施例二

请再次参见图1，为了便于理解工作原理，本实施例在上述实施例的基础上，对监控系统的实施流程进行说明。

具体地，在值班人员开始工作前需要对值班人员的面部进行初始化，形成眼睛状态初始化阈值；或统一对所有值班人员的面部进行初始化，形成所有值班人员的眼睛状态初始化阈值并存储至监控主机，每个值班人员在上班前只需输入本人姓名或工号即可获取本人的眼睛状态初始化阈值；

优选地，获取眼睛状态初始化阈值包括：监控系统运行后，摄像头启动采集值班人员的面部图像，此时系统会提示用户进行眼睛状态初始化，目标值班人员保持眼睛处于正常状态，此时用户可以点击系统中的初始化按钮，系统接收到指令后控制摄像头采集目标值班人员的面部图像，通过处理器分析运算获取到眼睛状态数据，多次重复采集后，得出眼睛状态平均值作为该目标值班人员的眼睛状态阈值。

进一步地，目标值班人员在工作岗位上，一般面部正对摄像头，摄像头采集目标值班人员的面部图像并上传至监控主机；监控主机对采集到的图像进行处理并与目标值班人员的眼睛状态初始化阈值进行比较，以判断目标值班人员的眼睛状态为正常状态或半睁半闭或闭合状态。

实施例三

请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种值班人员眼睛图像处理方法的流程图，本实施例对监控主机处理面部图像的方法进行进一步详细描述。该方法具体包括如下步骤：

S11、获取面部图像；

S12、根据获取的面部图像识别并提取眼部图像；

S13、定位瞳孔中心点；

S14、以瞳孔中心点为中心向四周发灰度值射线；

S15、根据灰度值射线的变化确定瞳孔边界点；

S16、根据瞳孔边界点确定眼睛状态。

具体地，步骤S11可以包括：图像采集装置采集值班人员的面部图像，并将其上传至监控主机的外部存储器存储；监控主机的处理器由外部存储器提取面部图像。

具体地，步骤S12可以包括：

对所述面部图像采用投影法，粗定位眼睛在面部图像中的第一区域；

对第一区域采用模板匹配法，精确定位眼睛在所述面部图像中所在的第二区域以完成对所述眼部图像的识别。

优选地，在步骤S12之后可以包括：

处理眼部图像，将眼睛部位调整为水平位置。

将眼部图像转化为眼部灰度图，对眼部灰度图进行灰度对比度增强预处理，处理方法为：

f＝c*log(1+double(f₀))

其中，f₀表示原图像，f表示对比度增强后的图像。

将对比度增强后的图像做拉普拉斯滤波处理。

对眼部灰度图进行灰度对比度增强预处理更有利于瞳孔和外部区域的区分；另外拉普拉斯滤波的无方向性可以对眼部图像做各个方向的去噪。

优选地，步骤S13可以包括：

根据处理后的眼部灰度图估算出眼部中心区域，查找眼部中心区域灰度值最小的点，若该点近似位于眼部中心区域的中点，则定位为瞳孔中心点；否则，继续查找，直到找到近似位于眼部中心区域的中点附近的灰度值最小点。

具体地，步骤S14可以包括：

以瞳孔中心点为起点沿上眼皮方向发射直线，可以形成M条灰度值射线；同样，以瞳孔中心点为起点沿下眼皮方向发射直线，可以形成N条灰度值射线。M和N可以相等也可以不等，M和N的条数越多，检测结果越精确。

优选地，步骤S15可以包括：

瞳孔区域灰度明显低于其他区域，在边界位置梯度变化剧烈，灰度值的偏微分为：

其中，令f(i，j)为图像f坐标(i，j)处的灰度值；

则该方向的灰度梯度为：

提取D最大的点，记作Dmax；当Dmax>边界点阈值，则该点为瞳孔边界点。其中，边界点阈值选取大于瞳孔和皮肤交界处的灰度梯度且小于瞳孔和眼白交界处的灰度梯度的特定值，根据个体差异自行定义。瞳孔边界点处于瞳孔部分和眼白部分交替处。

具体地，步骤S16可以包括：

S161、通过步骤4瞳孔边界点确定方法确定步骤3中射线方向的瞳孔边界点，假设确定共有X个瞳孔边界点；

S162、通过眼睛闭合度公式计算眼睛闭合度，具体为：

S163、选取闭合度阈值，分别选择第一闭合度阈值与第二闭合度阈值，

当θ大于第一闭合度阈值时，眼睛状态为闭合；

当θ小于第二闭合度阈值时，眼睛状态为睁开；

否则，眼睛状态为半睁半闭；

其中，第一闭合度阈值越大，眼睛越闭合，第一闭合度阈值理论最大值为1；

第二闭合度阈值越小，眼睛越睁开，第二闭合度阈值理论最小值为0；

可以根据个体差异以及应用需求选择不同的闭合度阈值。

优选地，请参见图4，图4为本发明实施例提供的眼睛处于睁开状态瞳孔边界点示意图。如图所示，选取第一闭合度阈值为0.7，第二闭合度阈值为0.3，以瞳孔中心点为起点分别沿上眼皮方向发射M(M取40)条灰度值射线，沿下眼皮方向发射N(N取40)条灰度值射线；在射线方向一共可以确定X(70)个瞳孔边界点，带入眼睛闭合度公式，求得θ为0.2，θ小于第二闭合度阈值为0.3，因此眼睛处于睁开状态。

优选地，请参见图5，图5为本发明实施例提供的眼睛处于闭合状态瞳孔边界点示意图。如图所示，选取第一闭合度阈值为0.7，第二闭合度阈值为0.3，以瞳孔中心点为起点分别沿上眼皮方向发射M(M取40)条灰度值射线，沿下眼皮方向发射N(N取40)条灰度值射线；在射线方向一共可以确定X(20)个瞳孔边界点，带入眼睛闭合度公式，求得θ为0.9，θ大于第一闭合度阈值为0.7，因此眼睛处于闭合状态。

优选地，请参见图6，图6为本发明实施例提供的眼睛处于半睁半闭状态瞳孔特边界点意图。如图所示，选取第一闭合度阈值为0.7，第二闭合度阈值为0.3，以瞳孔中心点为起点分别沿上眼皮方向发射M(M取50)条灰度值射线，沿下眼皮方向发射N(N取50)条灰度值射线；在射线方向一共可以确定X(60)个瞳孔边界点，带入眼睛闭合度公式，求得θ为0.5，θ大于第二闭合度阈值为0.3，小于第一闭合度阈值为0.7，因此眼睛处于半睁半闭状态。

人的眼睛瞳孔较小，灰度低，不会因为个人生理因素导致瞳孔图像被眼睑遮挡，当正常睁开状态时，瞳孔是完整的，当处于闭合是通孔消失，当处于睁开和闭合中间态时，瞳孔上下边缘被遮挡，因此利用检测瞳孔边界判断眼睛睁闭。

实施例四

在上述实施例的基础上，本实施例提出一种可穿戴便携式图像采集装置，该装置可直接由值班人员穿戴以便获取值班人员的眼部图像；该装置采集到值班人员眼部图像后可无线传输至监控主机；监控主机通过上述实施例中步骤S13～S16的图像处理方法确定眼睛状态。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于图像处理的监控系统，其特征在于，包括：

图像采集装置，用于采集值班人员的面部图像；

监控主机，通信连接所述图像采集装置，用于接收并处理所述值班人员的图像，检测所述值班人员是否处于疲劳状态；

提醒装置，通信连接所述监控主机，在所述值班人员处于疲劳状态时进行提醒。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：

摄像头，设置于所述值班人员前方的特定位置处，对所述值班人员的面部进行识别并采集形成面部图像；

图像传输器，将所述面部图像发送至所述监控主机。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述摄像头为红外摄像头。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像传输器为无线传输器。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述提醒装置为无线通信的便携式终端，用于接收所述监控主机发出的提醒信息并做出声音或震动提醒。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控主机包括：

外部存储器，用于存储所述面部图像；

处理器，信号连接所述存储器，处理所述面部图像，判断所述值班人员是否处于疲劳状态；若所述值班人员处于疲劳状态，则向所述提醒装置发送触发信号。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述外部存储器还用于存储所述值班人员的面部初始图像信息。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器包括：

内部存储器，信号连接所述外部存储器，用于提取并缓存所述外部存储器存储的面部图像；

运算器，信号连接所述内部存储器，用于接收定位所述面部图像中眼睛区域的图像；并根据所述眼睛区域的图像计算眼睛状态；

控制器，信号连接所述运算器和所述外部存储器，用于根据所述眼睛状态判断所述值班人员是否处于疲劳状态。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述运算器具体用于：

灰度化所述眼睛区域的图像以确定瞳孔中心点位置；以所述瞳孔中心点为中心点向四周形成多条灰度值射线；根据所述灰度值射线计算瞳孔边界点；根据所述瞳孔边界点计算眼睛闭合度以确定眼睛状态。