CN108226953A - 一种基于双光束交替发射的针孔摄像头检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于双光束交替发射的针孔摄像头检测方法，可有效检测出房间内隐藏的针孔摄像头，并确定其准确位置；基于针孔摄像头的猫眼效应反射光原路返回且发散角较小的特点，利用两束有一定横向间隔的不可见的两束激光光束，扫描房间内可能存在针孔摄像头的可疑区域，控制两个调制激光器交替发光，并与CCD工作时序保持同步；CCD将采集到的可疑区域的序列图像的相邻帧进行帧间差分，得到帧间差分图像；由于本发明中得到的相邻两帧图像都是主动探测图像，背景反射光的差异很小，而针孔摄像头的反射光差异很大，因此不需要经过太多后续信息处理，就可以得到针孔摄像头点目标很亮而背景很暗的高识别度图像，大大的提高了识别准确度，降低了虚警概率。

Description

一种基于双光束交替发射的针孔摄像头检测方法及装置

技术领域

本发明属于光电探测与识别技术领域，具体涉及一种基于双光束交替发射的针孔摄像头检测方法及装置。

背景技术

随着光电技术的飞速发展，安防监控系统在公安取证、侦察监视、设施及道路监测等方面得到了广泛应用，这对国家和社会稳定起到了积极的作用。但是与此同时，针孔摄像头的出现和泛滥使个人隐私和财产安全受到极大威胁，社会上开始滋生各种偷拍、勒索等不良的治安现象。这是由于针孔摄像头的尺寸很小，其口径一般只有毫米量级大小，因此其隐身效果很好，可以安装在不易察觉的墙壁、灯具、插座等屋内设施和摆件内，对室内人员行动和设施监视于无形。由于针孔摄像头的这种威胁，目前市场上出现了一种叫做“反无线偷拍探测器”的产品，它通过检测摄像头在偷拍时发出的无线信号，来搜寻可疑的摄像头位置。这种产品优点是成本比较低廉，只有几十元，但是作用距离比较有限，只有几十cm，且不能确定摄像头的准确位置。而且必须在监视摄像头开机发出无线信号时才可以检测到，且很容易受到其它无线信号的干扰，探测准确率较低。

为了有效的探测针孔摄像头，我们利用其存在的猫眼效应来进行检测，可以不受摄像头开机与否及有否无线装置的影响。这种基于光学镜头猫眼效应的激光主动探测技术已经能够比较可靠的应用于对狙击手、光学瞄准镜的侦察发现中，作用距离在50m—8km之间。但是对于室内的针孔摄像头而言，这种技术的应用面临两大问题。首先，针孔摄像头的口径非常小(以手机摄像头为例，只有1mm左右)，其反射光非常微弱；其次，室内探测距离很近，在1—5m之间。因此，针孔摄像头的反射光相对于室内复杂的漫反射光而言没有明显优势，各种杂散光很多，单靠目标点亮度阈值检测无法达到有效发现的目的。因此，反针孔摄像头激光检测仪重要解决的关键技术问题是要有效消除背景的各种亮点，降低虚警概率。

下面的文献涉及到了针孔摄像头及类似目标的检测。

1.C Lecocq,G Deshors,O Lado-bordowsky,et al.Sight laser detectionmodeling.SPIE,2003,5086:280-286.论文利用激光主动探测并成像的方法，将存在猫眼目标的主动探测图像信号与没有猫眼目标的背景图像信号相减，可以方便的识别出猫眼目标的存在。这种方法比较直观快捷，但是需要对探测区域的被动探测图像有一个先验积累，采用的是单探测器主动探测图像和被动探测图像相减的方法，由于距离太近时此差分图像之间的杂散光差异也很大导致容易形成虚警，因此不适用于距离太近的场合。

2.Ren Ximing,Li Li.Recognizing cat-eye targets with dual criterionsof shape and modulation frequency.Chinese Optics Letters,2011,9(4:041101.论文结合应用激光主动照明技术，研究了基于目标形状和发射激光调制频率的猫眼目标图像识别算法，以从复杂背景中提取出目标图像。这种方法采用的也是单探测器，其提高识别能力主要依靠算法，识别准确度较低，且实时性不高，成本较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于双光束交替发射的针孔摄像头检测方法及装置，有效检测出房间内隐藏的针孔摄像头，并确定其准确位置。

本发明的一种针孔摄像头检测方法，利用两束有一定横向间隔的激光光束，扫描可能存在针孔摄像头(17)的可疑区域(16)；并通过CCD接收可疑区域(16)反射的激光；其中，两束激光光束分别交替发光，并与CCD(7)工作时序保持同步；将CCD(7)采集到的相邻两帧图像进行帧间差分，得到差分图像，将差分图像中大于设定阈值的像素点输出，完成针孔摄像机的检测。

本发明的一种针孔摄像头检测装置，包括：

用于发射激光的两台调制激光器,两者之间间隔设定的距离，且产生的两束激光均照射可能存在针孔摄像头(17)的可疑区域(16)；

用于控制所述两台调制激光器的间隔距离的横向位移器(5)；

用于输出两个反相方波信号由此控制所述两台调制激光器交替出光的双通道调制电平发生器(8)；

用于接收可疑区域(16)反射光的CCD(7)；

用于对所述CCD(7)接收图像进行差分运算，并与设定阈值进行比较的图像存储处理单元(11)。

进一步的，还包括用于分别扩大两激光光束发散角的两个发射透镜。

进一步的，还包括用于将所述反射光聚焦在CCD(7)上的接收镜头(6)。

进一步的，还包括用于对所述装置供电的电源组(20)。

较佳的，所述激光器为波长为850nm，功率为1W的半导体连续不可见激光器。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明基于针孔摄像头的猫眼效应反射光原路返回且发散角较小的特点，利用两束有一定间隔的不可见激光光束，扫描房间内可能存在针孔摄像头的可疑区域，控制两个调制激光器交替发光，并与CCD工作时序保持同步；CCD将采集到的可疑区域的序列图像相邻帧进行帧间差分，得到帧间差分图像；由于本发明中得到的相邻两帧图像都是主动探测图像，背景反射光的差异很小，而针孔摄像头的两束反射光差异很大，因此不需要经过太多后续信息处理，就可以得到针孔摄像头点目标很亮而背景很暗的高识别度图像，大大的提高了识别准确度，降低了虚警概率，经实验验证，当检测阈值设置为归一化最大光强的0.1倍时，与常规探测方法相比，本发明的识别准确度从10％提高到99.5％，虚警概率从90％降低到0.5％。

(2)本发明的检测只比常规方法增加一个微型激光器的成本，却减少了复杂的信息处理单元的成本，效果显著，具有很高的性价比。

附图说明

图1本发明的检测装置结构示意图；

图2(a)为本发明的CCD接收的其中一束激光的反射光得到的可疑区域图像；图2(b)为CCD接收的其中另一束激光的反射光得到的可疑区域图像；图2(c)为采用传统的无光反射方式获得的可疑区域图像；

图3(a)为采用本发明的检测方法得到的差分图像，图3(b)为采用常规方法得到的差分图像。

1-第一调制激光器、2-第二调制激光器、3-第一发射透镜、4-第二发射透镜、5-横向位移器、6-接收镜头、7-CCD、8-双通道调制电平发生器、9-第一方波信号、10-第二方波信号、11-图像存储处理单元、12-图像显示单元、13-报警器、14-第一调制光束、15-第二调制光束、16-可疑墙面、17-针孔摄像头、18-第一反射光、19-第二反射光、20-电源组。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的一种基于双光束交替发射的针孔摄像头检测方法，利用针孔摄像头的猫眼效应，即反射光原路返回且发散角较小的特点，利用两束有一定横向距离的激光光束，扫描房间内可能存在针孔摄像头17的可疑区域16，针孔摄像头17会对激光光束进行反射；并通过CCD 7接收针孔摄像头17反射的激光；其中，两束激光光束分别通过两个调制激光器交替发出，并与CCD7工作时序保持同步，即激光器发光一次，CCD获得一帧图像；CCD接收的两帧相邻的图像(第n帧和第n-1帧)，即是两个激光器相继发光后可疑区域16的两帧图像。将CCD7采集到的可疑区域16的序列图像的第n帧和第n-1帧进行帧间差分，得到帧间差分图像。由于本发明中得到的相邻两帧图像都是主动探测图像，可疑区域16上背景反射光在两帧图像上的差异很小，而针孔摄像头17由于猫眼效应，两帧图像对应于两个不同角度的激光光束的反射，靠近CCD7的光束14的反射光强较强，远离CCD7的光束15的反射光光强很小，所以两帧图像上反应的反射光18和19差异很大，两帧图像差分处理后，图像上背景被处理掉，而针孔摄像头17的图像被显现出来，因此不需要经过太多后续信息处理，就可以得到针孔摄像头17点目标很亮而背景很暗的高识别度图像，大大的提高了识别准确度，降低了虚警概率。

针对上述检测方法，本发明提供了一种检测装置，如图1所示，包括两个调制激光器，分别为第一调制激光器1和第二调制激光器2，用于发射调制激光；

横向位移器5，用于控制第一调制激光器2到合适的横向距离，使得两束激光相对于针孔摄像头产生不同的发射角度；

第一发射透镜3和第二发射透镜4分别用于将两个调制激光器发出的两个调制光束14、15的发散角扩大，然后发射到可能存在针孔摄像头17的可疑墙面16上；

双通道调制电平发生器8输出两个反相方波信号，第一方波信号9和第二方波信号10，分别控制两个调制激光器交替发光，其出光时刻与接收CCD的帧保持同步；

接收镜头6接收反射光并聚焦在CCD 7上；

图像存储处理单元11接收CCD获得的图像，将第n帧和第n+1帧的图像进行相减得到实时的帧间差分图像，将差异值大于设定阈值的像素点输出到图像显示单元12突出显示，并发送告警信息到报警器13。阈值设置为归一化最大光强的0.1倍，并可以根据探测环境合理调节。

电源组20用于对装置中的器件供电。

实施例：

本发明包括两个波长为850nm，功率为1W的半导体连续不可见激光器1和2、发射透镜3和发射透镜4、激光器横向位移器5、红外镜头6、红外CCD7和双通道调制电平发生器8、图像存储处理单元11、图像显示单元12、报警器13和电源组20。双通道调制电平发生器8输出24Hz反相方波信号9和10，分别控制激光器1和2交替发光，其出光时刻与接收红外CCD7的帧保持同步，激光器横向位移器5控制调制激光器1到合适的横向距离；激光器2和1发出的两个调制光束14和15经发射透镜4和3后，扩大发散角，然后传输到可能存在针孔摄像头17的可疑墙面16上；针孔摄像头17的反射光18和19传输到接收镜头6处，聚焦在红外CCD 7上，如图2(a)和图2(b)所示，红外CCD 7将其第n帧和第n+1帧的图像进行相减得到实时的帧间差分图像，如图3(a)所示，差分图像经图像存储处理单元11实时计算，将差异值大于阈值的像素点输出到图像显示单元12突出显示，并发送告警信息到报警器13。差分图像中只有针孔摄像机17像素位置的差分光强值很大，其它背景区域像素的差分光强值很小。

通过常规的无光反射的方式获得图像如图2(c)所示，得到的对应差分图像如图3(b)所示，可以看出，除了针孔摄像机17像素位置的差分光强值很大，其它背景区域像素的差分光强值也比较大，与针孔摄像机17像素位置的差分光强值可比，识别效果比较差。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种针孔摄像头检测方法，其特征在于：利用两束有一定横向间隔的激光光束，扫描可能存在针孔摄像头(17)的可疑区域(16)；并通过CCD接收可疑区域(16)反射的激光；其中，两束激光光束分别交替发光，并与CCD(7)工作时序保持同步；将CCD(7)采集到的相邻两帧图像进行帧间差分，得到差分图像，将差分图像中大于设定阈值的像素点输出，完成针孔摄像机的检测。

2.一种针孔摄像头检测装置，其特征在于，包括：

用于发射激光的两台调制激光器,两者之间间隔设定的距离，且产生的两束激光均照射可能存在针孔摄像头(17)的可疑区域(16)；

用于控制所述两台调制激光器的间隔距离的横向位移器(5)；

用于输出两个反相方波信号由此控制所述两台调制激光器交替出光的双通道调制电平发生器(8)；

用于接收可疑区域(16)反射光的CCD(7)；

用于对所述CCD(7)接收图像进行差分运算，并与设定阈值进行比较的图像存储处理单元(11)。

3.如权利要求2所述的一种针孔摄像头检测装置，其特征在于，还包括用于分别扩大两激光光束发散角的两个发射透镜。

4.如权利要求2所述的一种针孔摄像头检测装置，其特征在于，还包括用于将所述反射光聚焦在CCD(7)上的接收镜头(6)。

5.如权利要求2所述的一种针孔摄像头检测装置，其特征在于，还包括用于对所述装置供电的电源组(20)。

6.如权利要求2所述的一种针孔摄像头检测装置，其特征在于，所述激光器为波长为850nm，功率为1W的半导体连续不可见激光器。