CN108200406A - 安全监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全监控装置，包括：监控启动开关，设置在室内的玄关处，用于供室内人员进出时，打开窗体监控功能或关闭窗体监控功能；电源控制设备，与CMOS摄像头和监控启动开关连接，用于在室内人员打开窗体监控功能时，为CMOS摄像头提供电力供应，否则，切断对CMOS摄像头的电力供应；CMOS摄像头，设置在被监控窗体对面的墙壁上，用于对被监控窗体拍摄并输出监控图像；所述CMOS摄像头内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元。通过本发明，能够有效提高较低楼层的安全性能。

Description

安全监控装置

技术领域

本发明涉及安防领域，尤其涉及一种安全监控装置。

背景技术

近年来，随着经济建设加速发展，城市化、工业化进程加快，都市流动人口剧增，楼宇数量的增长直接带动了楼宇安防新市场的增长，宾客不仅重视楼宇的位置、装修条件，也重视所享受的愉悦感和舒适度，但最终让宾客满意的服务基础是安全。缺乏安全的楼宇不仅满足不了宾客的基本需求，而且会对安全造成威胁和损失。现有技术中楼宇一般单纯地依靠门禁来开启，遇到非法开启或者强制开启等情况不能及时预警，安全性低，此后针对这个弊端开发了新的智能化安全防护系统。

但相关技术方案只能针对非法破坏锁具或者意图强行进入室内的可疑分子起到一定的防范效果，而对其他的可疑分子无法排查，例如一直徘徊在门外进行监视的、伺机通过非破坏手段进入的人员，或者不是破坏门锁，而是破坏门的其他部分进入的人员等等，或者有人故意等在门外，对客户进行蓄意攻击等人员。

其他在防盗方面通常采用红外探头在夜间进行监控，还有采用摄像头进行室内监控，当发生失窃或其他情况时，为事主提供事后证据，但都是在险情发生后的事后补救，有时无法为事主挽回损失。

因此，如何加强安全监控成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种安全监控装置，能够基于预设窗体外形图案的滑动窗口搜索方式，对待识别图像中的窗体目标进行搜索，更关键的是，还能够根据窗体内玻璃的成像区域所占据的比例，确定窗体开启缝隙的宽度，并在缝隙过大且能够容纳外人进入时，发出相应的报警信号，从而在提醒用户的同时，对不法分子进行有效的威慑。

根据本发明的一方面，提供了一种开缝自测型安全窗体，所述窗体包括：

监控启动开关，设置在室内的玄关处，用于供室内人员进出时，打开窗体监控功能或关闭窗体监控功能；

电源控制设备，与CMOS摄像头和监控启动开关连接，用于在室内人员打开窗体监控功能时，为CMOS摄像头提供电力供应，否则，切断对CMOS摄像头的电力供应；

CMOS摄像头，设置在被监控窗体对面的墙壁上，用于对被监控窗体拍摄并输出监控图像；所述CMOS摄像头内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元；所述预采集单元用于对所述CMOS摄像头视野内环境进行图像预采集以获得预采集图像；所述纹理检测单元与所述预采集单元连接，用于接收所述预采集图像并估算所述预采集图像的纹理变化幅度；所述分辨率调整单元与所述纹理检测单元连接，用于基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率；

窗口选择设备，与所述CMOS摄像头连接，用于接收CMOS摄像头输出的监控图像，并基于预设窗体外形图案，选择与预设窗体外形图案大小匹配的滑动窗口尺寸；

窗口搜索设备，与所述CMOS摄像头连接，用于接收监控图像；所述窗口搜索设备还用于与所述窗口选择设备连接，用于接收所述滑动窗口尺寸，以所述监控图像的每一个像素点为中心，获得与该像素点对应的采用所述滑动窗口尺寸的滑动窗口；在所述窗口搜索设备中，对于所述监控图像边缘处的像素点或靠近所述监控图像边缘处的像素点，以其为中心，获得与该像素点对应的采用所述滑动窗口尺寸的滑动窗口，滑动窗口的一部分在所述监控图像外，滑动窗口的另一部分在所述监控图像内，在所述监控图像外的部分的各个像素点的像素值被设定为0。

基于此，本发明至少具备以下几个重要的发明点：

(1)利用了窗体目标行列相似性高的特点，建立了行相似性数据的方差和列相似性数据的方差作为匹配因子进行匹配的识别机制；

(2)采用基于预设窗体外形图案的滑动窗口搜索方式，对待识别图像中的窗体目标进行搜索，提高了后续窗体目标识别的针对性和效率；

(3)通过摄像头内建的纹理检测单元分析预采集图像的纹理变化幅度，以基于获得的纹理变化幅度调整摄像头最终拍摄图像的实时分辨率，从而在保证后续图像处理效果的同时，减少了不必要的图像运算和能量损耗；

(4)根据窗体内玻璃的成像区域所占据的比例，确定窗体开启缝隙的宽度，并在缝隙过大且能够容纳外人进入时，发出相应的报警信号，从而提高被监控窗体的安全性能。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的开缝自测型安全窗体的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的开缝自测型安全窗体的玻璃窗页的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的开缝自测型安全窗体的实施方案进行详细说明。

塑钢因为是塑料材质，所以重量小，隔热性能好，而且价格相对较低。因为经常要面对风吹雨打太阳晒，所以最让人关心的是塑钢窗的防老化问题。实际上，高品质的塑钢窗的使用年限可达一百年左右。

铝合金因为是金属材质，所以不会存在老化问题，而且坚固，耐撞击，强度大。但铝合金窗最容易被攻击的一个弱点就是隔热性能，因为金属是热的良导体，外界与室内的温度会随着窗的框架传递。为了防止这个问题，在有的铝合金窗户上采用了“断桥”技术，即在铝合金窗框中加一层树脂材料，彻底断绝了导热的途径。

对窗体材质的改造技术已经非常成熟，随着技术的发展和人们生活水平的提高，人们开始更关注于窗体本身带来的安全性和舒适性，例如，在低层住宅用户，如何避免在开窗之余，开缝过大而带来的不法分子入室的情况发生。现有技术中并不存在解决该问题的相关技术方案。

为了克服上述不足，本发明搭建了安全监控装置，具体而言涉及一种开缝自测型安全窗体，有效解决了上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的开缝自测型安全窗体的结构方框图，所述窗体包括：

监控启动开关，设置在室内的玄关处，用于供室内人员进出时，打开窗体监控功能或关闭窗体监控功能；

电源控制设备，与CMOS摄像头和监控启动开关连接，用于在室内人员打开窗体监控功能时，为CMOS摄像头提供电力供应，否则，切断对CMOS摄像头的电力供应；

CMOS摄像头，设置在被监控窗体对面的墙壁上，用于对被监控窗体拍摄并输出监控图像。

接着，继续对本发明的开缝自测型安全窗体的具体结构进行进一步的说明。

所述开缝自测型安全窗体中还可以包括：

所述CMOS摄像头内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元；

其中，所述预采集单元用于对所述CMOS摄像头视野内环境进行图像预采集以获得预采集图像；

其中，所述纹理检测单元与所述预采集单元连接，用于接收所述预采集图像并估算所述预采集图像的纹理变化幅度；

其中，所述分辨率调整单元与所述纹理检测单元连接，用于基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率。

所述开缝自测型安全窗体中还可以包括：

窗口选择设备，与所述CMOS摄像头连接，用于接收CMOS摄像头输出的监控图像，并基于预设窗体外形图案，选择与预设窗体外形图案大小匹配的滑动窗口尺寸。

所述开缝自测型安全窗体中还可以包括：

窗口搜索设备，与所述CMOS摄像头连接，用于接收监控图像；

其中，所述窗口搜索设备还用于与所述窗口选择设备连接，用于接收所述滑动窗口尺寸，以所述监控图像的每一个像素点为中心，获得与该像素点对应的采用所述滑动窗口尺寸的滑动窗口。

在所述开缝自测型安全窗体中：

在所述窗口搜索设备中，对于所述监控图像边缘处的像素点或靠近所述监控图像边缘处的像素点，以其为中心，获得与该像素点对应的采用所述滑动窗口尺寸的滑动窗口，滑动窗口的一部分在所述监控图像外，滑动窗口的另一部分在所述监控图像内，在所述监控图像外的部分的各个像素点的像素值被设定为0。

所述开缝自测型安全窗体中还可以包括：

相似性检测设备，与所述窗口搜索设备连接，用于接收所述监控图像的每一个像素点对应的滑动窗口，对每一个滑动窗口的上下两行之间进行行相似性检测，以获得多个行相似性数据，多个行相似性数据的总数为对应滑动窗口的行数减1，对每一个滑动窗口的左右列之间进行列相似性检测，以获得多个列相似性数据，多个列相似性数据的总数为对应滑动窗口的列数减1，计算多个行相似性数据的方差以获得第一方差，计算多个列相似性数据的方差以获得第二方差；

主控设备，与所述相似性检测设备连接，在将每一个滑动窗口的第一方差与所述预设窗体外形图案的第一方差进行相减，获得的结果的绝对值小于等于预设数值时，且将每一个滑动窗口的第二方差与所述预设窗体外形图案的第二方差进行相减，获得的结果的绝对值小于等于预设数值时，将对应的滑动窗口作为窗体部分，并基于玻璃的反光特性确定所述窗体部分中的玻璃区域，分别计算窗体部分的像素点总数和玻璃区域的像素点总数，将所述玻璃区域的像素点总数占据所述窗体部分的像素点总数的比例作为待分析比例输出；

声音报警设备，与所述主控设备连接，用于接收所述待分析比例，并在所述待分析比例小于等于预设比例阈值时，发出开缝过大报警信号，否则，发出状态正常信号；

其中，所述分辨率调整单元基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率包括：所述预采集图像的纹理变化幅度越大，所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率越高；

其中，所述相似性检测设备还用于接收所述预设窗体外形图案，并获得预设窗体外形图案的第一方差和第二方差，获得方式如下：对预设窗体外形图案的上下两行之间进行行相似性检测，以获得多个行相似性数据，多个行相似性数据的总数为预设窗体外形图案的行数减1，对预设窗体外形图案的左右列之间进行列相似性检测，以获得多个列相似性数据，多个列相似性数据的总数为预设窗体外形图案的列数减1，计算多个行相似性数据的方差以获得第一方差，计算多个列相似性数据的方差以获得第二方差。

所述开缝自测型安全窗体中还可以包括：

MMC存储卡，分别与所述声音报警设备、所述窗口选择设备、所述相似性检测设备和所述主控设备连接；

其中，所述MMC存储卡用于存储所述预设比例阈值、所述预设窗体外形图案和所述预设数值。

所述开缝自测型安全窗体中还可以包括定制结构的玻璃窗页。图2为根据本发明实施方案示出的开缝自测型安全窗体的玻璃窗页的结构示意图。

另外，CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：它去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel SensorCMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。

被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，它可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(Active Pixel Sensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。

采用本发明的开缝自测型安全窗体，针对现有技术中较低楼层窗体安全性能差的技术问题，通过高精度的图像识别模式，搜索到图像中的窗体目标，并利用窗体内玻璃的成像区域所占据的比例，确定窗体开启缝隙的宽度，在开启缝隙较大时，启动安全报警，在开启缝隙较小时，不进行报警操作，从而提高了低楼层窗体的安全性能。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的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，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种开缝自测型安全窗体，所述窗体包括：

监控启动开关，设置在室内的玄关处，用于供室内人员进出时，打开窗体监控功能或关闭窗体监控功能；

电源控制设备，与CMOS摄像头和监控启动开关连接，用于在室内人员打开窗体监控功能时，为CMOS摄像头提供电力供应，否则，切断对CMOS摄像头的电力供应；

CMOS摄像头，设置在被监控窗体对面的墙壁上，用于对被监控窗体拍摄并输出监控图像。

2.如权利要求1所述的开缝自测型安全窗体，其特征在于：

所述CMOS摄像头内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元；

其中，所述预采集单元用于对所述CMOS摄像头视野内环境进行图像预采集以获得预采集图像；

其中，所述纹理检测单元与所述预采集单元连接，用于接收所述预采集图像并估算所述预采集图像的纹理变化幅度；

其中，所述分辨率调整单元与所述纹理检测单元连接，用于基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率。

3.如权利要求2所述的开缝自测型安全窗体，其特征在于，所述窗体还包括：

窗口选择设备，与所述CMOS摄像头连接，用于接收CMOS摄像头输出的监控图像，并基于预设窗体外形图案，选择与预设窗体外形图案大小匹配的滑动窗口尺寸。

4.如权利要求3所述的开缝自测型安全窗体，其特征在于，所述窗体还包括：

窗口搜索设备，与所述CMOS摄像头连接，用于接收监控图像；

其中，所述窗口搜索设备还用于与所述窗口选择设备连接，用于接收所述滑动窗口尺寸，以所述监控图像的每一个像素点为中心，获得与该像素点对应的采用所述滑动窗口尺寸的滑动窗口。

5.如权利要求4所述的开缝自测型安全窗体，其特征在于：

在所述窗口搜索设备中，对于所述监控图像边缘处的像素点或靠近所述监控图像边缘处的像素点，以其为中心，获得与该像素点对应的采用所述滑动窗口尺寸的滑动窗口，滑动窗口的一部分在所述监控图像外，滑动窗口的另一部分在所述监控图像内，在所述监控图像外的部分的各个像素点的像素值被设定为0。

6.如权利要求5所述的开缝自测型安全窗体，其特征在于，所述窗体还包括：

相似性检测设备，与所述窗口搜索设备连接，用于接收所述监控图像的每一个像素点对应的滑动窗口，对每一个滑动窗口的上下两行之间进行行相似性检测，以获得多个行相似性数据，多个行相似性数据的总数为对应滑动窗口的行数减1，对每一个滑动窗口的左右列之间进行列相似性检测，以获得多个列相似性数据，多个列相似性数据的总数为对应滑动窗口的列数减1，计算多个行相似性数据的方差以获得第一方差，计算多个列相似性数据的方差以获得第二方差；

主控设备，与所述相似性检测设备连接，在将每一个滑动窗口的第一方差与所述预设窗体外形图案的第一方差进行相减，获得的结果的绝对值小于等于预设数值时，且将每一个滑动窗口的第二方差与所述预设窗体外形图案的第二方差进行相减，获得的结果的绝对值小于等于预设数值时，将对应的滑动窗口作为窗体部分，并基于玻璃的反光特性确定所述窗体部分中的玻璃区域，分别计算窗体部分的像素点总数和玻璃区域的像素点总数，将所述玻璃区域的像素点总数占据所述窗体部分的像素点总数的比例作为待分析比例输出；

声音报警设备，与所述主控设备连接，用于接收所述待分析比例，并在所述待分析比例小于等于预设比例阈值时，发出开缝过大报警信号，否则，发出状态正常信号；

其中，所述分辨率调整单元基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率包括：所述预采集图像的纹理变化幅度越大，所述CMOS摄像头拍摄的监控图像的分辨率越高；

其中，所述相似性检测设备还用于接收所述预设窗体外形图案，并获得预设窗体外形图案的第一方差和第二方差，获得方式如下：对预设窗体外形图案的上下两行之间进行行相似性检测，以获得多个行相似性数据，多个行相似性数据的总数为预设窗体外形图案的行数减1，对预设窗体外形图案的左右列之间进行列相似性检测，以获得多个列相似性数据，多个列相似性数据的总数为预设窗体外形图案的列数减1，计算多个行相似性数据的方差以获得第一方差，计算多个列相似性数据的方差以获得第二方差。

7.如权利要求6所述的开缝自测型安全窗体，其特征在于，所述窗体还包括：

MMC存储卡，分别与所述声音报警设备、所述窗口选择设备、所述相似性检测设备和所述主控设备连接；

其中，所述MMC存储卡用于存储所述预设比例阈值、所述预设窗体外形图案和所述预设数值。