CN108389348A - 基于智能手机的智能家居安防的系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种基于智能手机的智能家居安防的系统，包括：移动探测器，所述移动探测器集成在手机基座上，并且使用目标检测技术来探测移动的目标；转动系统，所述转动系统位于所述手机基座的顶部；手机，所述手机嵌入在所述转动系统上，并且能够响应于所述移动探测器探测到移动的目标而随着所述转动系统的转动而转动，所述手机上安装有智能硬件应用；其中，所述智能硬件应用与所述移动探测器、所述转动系统、所述手机的摄像头和麦克风进行交互，获得所述移动目标的目标特征信息并本地化处理所述目标特征信息，从而实现对目标特征信息的智能分析识别。
Description
技术领域
本发明涉及物联网安全领域，特别涉及一种基于智能手机的智能家居安防的系统。
背景技术
本世纪科技的发展迅速，高端科技化、智能化已成为主流。然而，犯罪也趋向于此，其中突显尤为严重的就是入室盗窃。中国贫富差距的基尼系数已远超0.4的国际警戒线，入室盗窃愈加频繁。不管多坚固的防盗门(锁)，只要采用专业工具破坏锁孔，全部都可以迅速打开；不管多坚固的防盗笼(窗)，只要采用微型千斤顶，全部都可以迅速破坏。从外来的人为破坏、盗窃到家庭内部的人为疏忽造成的灾害等因素，家居安防问题让人防不胜防，因此有必要建立一种多功能的家居安防系统。
智能化家居安全技术应此技术而生，但是目前智能化安防主流利用小型化网络摄像头实现安全防护，通过网络可以实时查看家居现状，提供了一种远程监控的手段，但因无法全天候、休息状态下都能进行监控，同时也存在隐私安全问题。而入室盗窃等事件的发生绝大部分都是在人员休息时和未在监控状态下，因此存在较大的安全漏洞，无法达到智能化安全防护的目的。室内移动探测报警只能探测到移动，极易造成误报。而针对家居安防设备整体解决方案整体造价较高，性价比不高。专利CN205353752中涉及的智能家居，也只是起到监测作用，无法实现智能的识别。
因此，需要一种能够基于智能手机的智能家居安防的系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种能够有效解决背景技术中的问题的基于手机的智能家居安防的系统。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于智能手机的智能家居安防的系统，包括：移动探测器，所述移动探测器集成在手机基座上，并且使用目标检测技术来探测移动的目标；转动系统，所述转动系统位于所述手机基座的顶部；手机，所述手机嵌入在所述转动系统上，并且能够响应于所述移动探测器探测到移动的目标而随着所述转动系统的转动而转动，所述手机上安装有智能硬件应用；其中，所述智能硬件应用与所述移动探测器、所述转动系统、所述手机的摄像头和麦克风进行交互，获得所述移动目标的目标特征信息并本地化处理所述目标特征信息，从而实现对目标特征信息的智能分析识别。
优选地，所述智能硬件应用包括：配置模块，所述配置模块用来设置所述智能硬件应用的配置参数；认证模块，所述认证模块用来对家庭常住人员进行认证并将经过认证后的人员认证信息保存在认证信息库中；控制模块，所述控制模块控制所述转动系统和所述移动探测器以及相关的多个传感器的操作；特征信息判断模块，所述特征信息判断模块包含与识别和判断移动目标自身的特征信息相关联的多个特征判断模块，所述多个特征判断模块分别提取对应的目标特征信息，并分别基于所述人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断所述目标是否为已认证人员；信息融合模块，所述信息融合模块利用投票机制结合所述多个特征判断模块的判断结果来综合判断所述目标是否为已认证人员；报警模块，如果所述信息融合判断模块判断所述目标为非认证人员，则所述报警模块选择报警，并提示用户有非法闯入。
优选地，所述智能硬件应用进一步包括验证模块，所述验证模块用来验证登入所述智能硬件应用的用户名和密码。
优选地，所述验证模块进一步被配置成自动检测所述智能硬件应用是否是第一次使用，其中如果是第一次使用，则进入所述配置模块设置所述配置参数，并在完成设置之后，进入所述认证模块进行所述认证和保存；如果不是第一次使用，则所述家居智能安防系统进行自检，检测所述配置模块的配置信息以及相关传感器是否正常，其中如果不正常，则通知用户进行相应的检查和处理，防止失效；如果正常，则所述家居智能安防系统进入布防状态。
优选地，所述特征判断模块进一步包括：图像判断模块，所述图像判断模块从所述摄像头收集的图像提取对应的目标特征信息，并基于所述人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断所述目标是否为已认证人员；以及声音判断模块，所述声音判断模块从所述麦克风收集的声音提取对应的目标特征信息，并基于所述人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断所述目标是否为已认证人员。
优选地，所述认证信息包括以下中的至少一个：面部特征信息、虹膜特征信息、体态特征信息、声音特征信息、红外温谱图信息。
优选地，所述相关的多个传感器包括以下中的至少一个：所述摄像头、所述麦克风、红外传感器。
优选地，所述信息融合判断模块进一步被配置成：如果所述多个特征判断模块判断所述目标是已认证人员的结果超过半数，则所述信息融合判断模块认为所述目标是已认证人员；如果所述多个特征判断模块判断所述目标是已认证人员的结果等于半数，则所述信息融合判断模块发出预警提示；如果所述多个特征判断模块判断所述目标是已认证人员的结果小于半数，则所述信息融合判断模块认为所述目标为非认证人员。
优选地，所述智能硬件应用进一步包括远程播报模块，所述远程播报模块根据所述配置模块的配置将所述报警信息传送给远程用户。
优选地，如果所述远程用户认为播报信息为认证人员，则所述智能硬件应用进一步被配置成：接收来自所述远程用户的播报认证信息，并将对应的特征信息添加到所述认证信息库。
根据本公开和附图的下面的详细描述，对本领域的普通技术人员来说其它的目的、特征、以及优点将是显而易见的。
附图说明
附图图示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的基于手机的家居智能安防系统100的构成图；
图2示出了根据本发明实施例的智能硬件应用程序(APP)与手机的系统框图200；以及
图3示出了根据本发明实施例的基于手机的家居智能安防系统的工作方法的流程图300。
具体实施方式
根据本发明的实施例公开了一种基于智能手机的智能家居安防的方法和系统。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了多个具体细节以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，对于本领域人员显而易见的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实现。
本发明的一种基于手机的智能家居安防系统的基本架构包括手机、手机基座、以及智能安居APP。该系统利用手机本身集成了麦克风、播放器、音响、摄像头等传感器进行安防系统的设计开发，不需要用户二次投入。手机基座主要作用是提供移动探测功能和为手机提供旋转装置及电源系统。智能安居APP是基于手机强大的信息处理能力和人机交互能力对家居安防系统进行智能分析识别，不同于普通的智能家居安防只是判断有无的概念，真正实现安防的智能化和信息化。本系统的智能家居安防性价比极高，重复利用原手机，节约社会资源，符合政府共建节约型、安全、智慧社会的大发展方向。
图1示出了根据本发明实施例的基于手机的家居智能安防系统100的构成图。
根据本发明的实施例是通过在现有手机101上安装智能硬件应用程序(APP)201来实现的。如图1所示，手机101被放置在手机基座103上，具体地，手机101嵌入在位于手机基座103顶部的转动系统105上，并且能够随着转动系统105的转动而转动。手机101上安装了智能硬件应用APP 201。在本发明的一个实施例中，如图1所示，在手机基座103处还集成了移动探测器109。移动探测器109能够利用诸如多普勒频移、红外探测等的目标检测技术来探测移动的目标(例如，人员)。转动系统105能够响应于移动探测器109探测到移动的目标而带动手机101进行相应转动，从而利用手机101配备的摄像头抓取相应位置的图像，同时利用手机101的麦克风提取相应的声音信息。手机基座103连接到电源接口107，以便为转动系统105供电。手机101仅将报警信息和/或现场图片进行信息播报。
根据本发明的技术方案，APP 201能够与家居智能安防系统100的转动系统105、移动探测器109、手机101的摄像头和麦克风、各种其他传感器等进行交互，获得移动目标的目标特征信息并本地化处理目标特征信息，从而实现对目标特征信息的智能分析识别。
图2示出了根据本发明实施例的智能硬件应用(APP)201与手机101通信的系统框图200。如图2所示，APP 201包括验证模块202、配置模块203、认证模块205、控制模块207、特征信息判断模块208、信息融合判断模块213、报警模块215和远程播报模块217，其连接关系如图2所示。手机101指的是用户常用的手机，具有手机的通用功能和组件。为了简化说明，图2中仅示出了手机101相关部件中的麦克风和扬声器。
验证模块202，用来验证登入APP 201的用户名和密码，以防止非法登录。
在本发明的一个实施例中，验证模块202可以首先自动检测APP 201是否是第一次使用，如果是第一次使用，则进入配置模块203，配置模块203用来设置APP 201的配置参数，例如，是否联网、是否上传报警信息、是否添加移动探测模块等。在配置模块203完成设置之后，进入认证模块205，认证模块205用来对家庭常住人员进行认证并将经过认证后的人员认证信息保存在认证信息库中，所存储的认证信息用于对后续所检测到的移动目标的识别和判断。所述认证信息包括但不限于面部特征信息、虹膜特征信息、体态特征信息、声音特征信息、红外温谱图信息等。本领域技术人员可以理解，所述认证信息并不仅限于以上特征，只要相关信息满足普遍性、独特性、唯一性、稳定性、可采集性等条件，都可以作为认证信息用于身份鉴定。
如果不是第一次使用，则APP 201进行自动自检，检测配置模块203的配置信息以及相关传感器(移动探测器、门窗传感器等)是否正常。如果不正常，则APP 201通知用户进行相应的检查和处理，防止失效。如果正常，则家居智能安防系统100进入布防状态，由APP201的控制模块207控制家居智能安防系统100的各个组件的操作，例如，启动和转动摄像头、启动麦克风、启动移动探测器、启动和旋转转动系统、启动红外设备、启动门窗传感器等。
当家居智能安防系统100的移动探测器109检测到目标移动时，则家居智能安防系统100通知转动系统105带动手机进行转动，并由APP 201的控制模块207控制多个相应的传感器捕获对应信息。由于图2是说明APP 201与手机101的通信示意图，因此图2仅示出了控制模块207与手机101中的传感器相连的情形，本领域技术人员理解，控制模块207还可以与手机101中没有的其他传感器相连，以控制相应传感器获取信息，例如红外传感器等。所述对应信息包括但不限于面部特征信息、虹膜特征信息、体态特征信息、声音特征信息、红外温谱图信息等。例如，APP 201的控制模块207控制手机101的摄像头抓取相应的图像以及控制手机101的麦克风接收相应的声音信息。在进一步的实施例中，控制模块207还控制红外传感器(图中未示出)获得反映相应目标的各个部位的发热强度的红外温谱图。
特征信息判断模块208可以包含与识别和判断移动目标自身的特征信息相关联的多个特征判断模块。所述多个特征判断模块分别提取对应的目标特征信息，并分别基于认证模块205所存储的人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断目标是否为已认证人员。图2中仅示例性地示出了与手机101相关联的图像判断模块209和声音判断模块211。然而，本领域技术人员理解，特征信息判断模块208还可以包含与手机101相关联或不相关联的多个其他类型的特征信息判断模块。
具体地，图像判断模块209需要利用所收集的图像的颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系等特性从中提取对于识别所述目标有用的特征信息。如本领域技术人员已知的，例如，从所收集的图像提取对应的目标特征信息可以基于灰度共生矩阵、直方图、傅里叶形状描述法等。所述有用的特征信息包括但不限于面部特征、虹膜特征、体态特征、红外温谱图等。然后，图像判断模块209基于认证模块205所存储的人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断目标是否为已认证人员。
此外，声音判断模块211需要利用所收集的声音的声强、响度、音高、基音周期和基音频率、信噪比、谐噪比等特性从中提取对应的目标特征信息。如本领域技术人员已知的，例如，从所收集的声音提取对应的目标特征信息可以基于倒谱法、MFCC、包络法等。基于认证模块205所存储的人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断目标是否为已认证人员。例如，声音判断模块211可以根据声音信息分析是否存在非法闯入。
然后，信息融合判断模块213利用投票机制结合特征信息判断模块208的判断结果来综合判断移动的目标是否为认证人员。具体地，投票机制以少数服从多数的理念为基础，如果多个特征判断模块判断目标是已认证人员的结果超过半数，则信息融合判断模块213认为目标是已认证人员；如果多个特征判断模块判断目标是已认证人员的结果等于半数，则信息融合判断模块213发出预警提示；如果多个特征判断模块判断目标是已认证人员的结果小于半数，则信息融合判断模块213认为目标为非认证人员。
在本发明的实施例中，仅列出了图像判断模块209和声音判断模块211两者，因此当图像判断模块209和声音判断模块211均判定移动目标是已认证人员时，信息融合判断模块213判定移动目标为已认证人员；当图像判断模块209和声音判断模块211中的一个判定移动目标是已认证人员时，信息融合判断模块213发出预警提示；当图像判断模块209和声音判断模块211均判定移动目标不是已认证人员时，信息融合判断模块213判定移动目标为非认证人员。
信息融合判断模块213融合多种生理和行为特征来实现高精度的身份鉴别，提高了基于手机的家居智能安防系统100的精度和可靠性。另外，根据本发明的实施例，当一个或几个传感器出现错误时，信息融合判断模块213通过适当的融合，还能获得正确的结果，所以具有容错性；通信量小，抗干扰能力强；对传感器的依赖性小，传感器可以是同质的，也可以是异质的；融合处理代价低等优点。
如果信息融合判断模块213判断移动的目标为非认证人员，则通知报警模块215选择报警，并提示用户有非法闯入。报警的方式包括但不限于语音播报、警鸣声、振动等。此外，根据本发明的一个实施例，还可以根据配置模块203的配置通过远程播报模块217将相应的报警信息传送给远程用户。此外，如果远程用户认为播报信息为认证人员，则返回播报认证信息，APP 201将对应的特征信息添加到认证信息库，便于提高系统识别率，如图3虚线所示。
图3示出了根据本发明实施例的基于手机的家居智能安防系统的工作方法的流程图300。
如图3所示，在步骤301，手动或自动地启动APP 201并输入用户名和密码以便登录APP 201，例如可以通过点击APP 201图标的方式来启动APP 201。在步骤303，验证模块202判断是否通过验证所登入的APP 201的用户名和密码。如果未通过验证，则在步骤305自动退出APP 201以防止非法登录。如果通过验证，则在步骤307验证模块202检测APP 201是否是第一次使用。如果是第一次使用，则该流程转到步骤309，此时由配置模块203设置APP201的配置参数(例如，是否联网、是否上传报警信息、是否添加移动探测模块等)，并在配置模块203完成设置之后，由认证模块205对家庭常住人员进行认证并保存经过认证后的人员认证信息。如果不是第一次使用，则在步骤311家居智能安防系统100进行自检，以检测配置模块203的配置信息以及相关传感器是否正常。如果存在异常，则在步骤313通知用户进行相应的检查和处理，防止失效。如果正常，则家居智能安防系统100在步骤315进入布防状态，由APP 201的控制模块207启动摄像头、启动麦克风、启动移动检测、启动转动系统、启动红外设备等。
在步骤317，当家居智能安防系统100的移动探测器109检测到移动目标时，则APP201的控制模块207控制转动系统105带动手机进行转动，并由APP 201的控制模块207控制多个相应的传感器捕获目标的特征信息，所述特征信息包括但不限于面部特征信息、虹膜特征信息、体态特征信息、声音特征信息、红外温谱图信息等。然后，在步骤319，图像判断模块209从所收集的图像提取相应的目标特征信息，并基于认证模块205所存储的人员认证信息来判断目标是否为已认证人员。在步骤321，声音判断模块211从所收集的声音提取相应的目标特征信息，并基于认证模块205所存储的人员认证信息来判断目标是否为已认证人员。然后，在步骤323，信息融合判断模块213结合图像判断模块209和声音判断模块211的判断结果来综合判断目标是否为已认证人员。如果在步骤323信息融合判断模块213判断目标为非认证人员，则在步骤325通知报警模块215选择报警，并提示用户有非法闯入。在优选步骤327，还可以根据配置模块203的配置通过远程播报模块217将相应的报警信息传送给远程用户。在这种情况下，如果远程用户认为播报信息为认证人员，则返回播报认证信息，APP201把对应的特征信息添加到认证信息库，便于提高系统识别率，如图3虚线所示。
相比网络摄像头安防系统，本发明涉及利用现有手机采集目标特征信息，本地化处理目标特征信息，非实时上传，只是将报警信息发送给远程端，避免了网络摄像头隐私泄露问题，保护了用户的隐私问题。而且，系统对信息传送的带宽要求较低，并且利用多种生理和行为特征能有效地反映环境或目标各个侧面的不同类型信息。另外，利用智能安居APP实现图像处理分析识别，弥补了网络摄像头智能查看无法处理的问题，也可以全天候布防，提升了系统时间适用性。
上述实施例仅是本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改和改变。因此，本发明意在涵盖落入如权利要求所限定的本发明的范围之内的所有的修改或变型。
Claims (10)
1.一种基于智能手机的智能家居安防的系统，包括：
移动探测器，所述移动探测器集成在手机基座上，并且使用目标检测技术来探测移动的目标；
转动系统，所述转动系统位于所述手机基座的顶部；以及
手机，所述手机嵌入在所述转动系统上，并且能够响应于所述移动探测器探测到移动的目标而随着所述转动系统的转动而转动，所述手机上安装有智能硬件应用；
其中，所述智能硬件应用与所述移动探测器、所述转动系统、所述手机的摄像头和麦克风进行交互，获得所述移动目标的目标特征信息并本地化处理所述目标特征信息，从而实现对目标特征信息的智能分析识别。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述智能硬件应用包括：
配置模块，所述配置模块用来设置所述智能硬件应用的配置参数；
认证模块，所述认证模块用来对家庭常住人员进行认证并将经过认证后的人员认证信息保存在认证信息库中；
控制模块，所述控制模块控制所述转动系统和所述移动探测器以及相关的多个传感器的操作；
特征信息判断模块，所述特征信息判断模块包含与识别和判断移动目标自身的特征信息相关联的多个特征判断模块，所述多个特征判断模块分别提取对应的目标特征信息，并分别基于所述人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断所述目标是否为已认证人员；
信息融合模块，所述信息融合模块利用投票机制结合所述多个特征判断模块的判断结果来综合判断所述目标是否为已认证人员；以及报警模块，如果所述信息融合判断模块判断所述目标为非认证人员，则所述报警模块选择报警，并提示用户有非法闯入。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述智能硬件应用进一步包括验证模块，所述验证模块用来验证登入所述智能硬件应用的用户名和密码。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述验证模块进一步被配置成自动检测所述智能硬件应用是否是第一次使用，其中
如果是第一次使用，则进入所述配置模块设置所述配置参数，并在完成设置之后，进入所述认证模块进行所述认证和保存；
如果不是第一次使用，则所述家居智能安防系统进行自检，检测所述配置模块的配置信息以及相关传感器是否正常，其中
如果不正常，则通知用户进行相应的检查和处理，防止失效；
如果正常，则所述家居智能安防系统进入布防状态。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述特征判断模块进一步包括：
图像判断模块，所述图像判断模块从所述摄像头收集的图像提取对应的目标特征信息，并基于所述人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断所述目标是否为已认证人员；以及
声音判断模块，所述声音判断模块从所述麦克风收集的声音提取对应的目标特征信息，并基于所述人员认证信息和所提取的对应的目标特征信息来判断所述目标是否为已认证人员。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述认证信息包括以下中的至少一个：面部特征信息、虹膜特征信息、体态特征信息、声音特征信息、红外温谱图信息。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述相关的多个传感器包括以下中的至少一个：所述摄像头、所述麦克风、红外传感器。
8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述信息融合判断模块进一步被配置成：
如果所述多个特征判断模块判断所述目标是已认证人员的结果超过半数，则所述信息融合判断模块认为所述目标是已认证人员；
如果所述多个特征判断模块判断所述目标是已认证人员的结果等于半数，则所述信息融合判断模块发出预警提示；
如果所述多个特征判断模块判断所述目标是已认证人员的结果小于半数，则所述信息融合判断模块认为所述目标为非认证人员。
9.根据权利要求2所述的系统，其中，所述智能硬件应用进一步包括远程播报模块，所述远程播报模块根据所述配置模块的配置将所述报警信息传送给远程用户。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，如果所述远程用户认为播报信息为认证人员，则所述智能硬件应用进一步被配置成：
接收来自所述远程用户的播报认证信息，并将对应的特征信息添加到所述认证信息库。
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