CN108416715A - 一种基于智能摄像头的校园安全管理系统 - Google Patents

Abstract

一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，包括云端人脸信息数据库、云端学生信息数据库、云端服务器、系统智能处理网络中心、太阳能智能摄像头装置，其中系统智能处理中心接收微信公众号、移动通信上传的信息，以及太阳能智能摄像头自动采集的声音或图像信息，并对接收的信息的进行分析处理，并及时传输给云端服务器，云端服务器将其与云端人脸信息数据库、云端学生信息数据库中的数据进行比对，并自动将判断结果传输给后台。本发明可以自动识别人脸以及非正常聚集、打架、斗殴等现象，并及时传递给管理者。

Description

一种基于智能摄像头的校园安全管理系统

技术领域

本发明涉及到人工智能管理系统，特别涉及到校园安全管理系统。

背景技术

现在的市面上的大多数摄像头只能单纯的记录视屏和报警功能，只是一个独立的物品，单一的作为摄像头使用，无法实现互联网通信，无法快速的通知相关负责人处理此类事件，以及云平台的数据库对比筛选，没有微信通信功能和移动通信功能，无法有效的识别人脸信息，不能将人脸信息特征提取，不能对人脸图像去燥增强，也不能将人脸图像增多和人脸信息矫正，不能将人脸部信息数据化，从而上传到云端，不能与云端数据库分析对比等功能。校园为学生聚集之地，经常会发生一些打架、斗殴等不文明现象，这些现象发生时，无法及时传递给校园管理者，往往会有滞后，传统的摄像头也无法智能识别，仅靠少数工作人员盯着校园内的众多摄像头，也难以及时发现。同时现在校园中的大多数摄像头没有自带太阳能充电板，而自带太阳能充电板则可以大大的减少能源的利用，同时在停电情况下摄像头也能正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，该摄像头可以自动识别人脸以及非正常聚集、打架、斗殴等现象，并及时传递给管理者。

为实现上述目的，本发明新型的技术方案为：

一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，包括云端人脸信息数据库、云端学生信息数据库、云端服务器、系统智能处理网络中心、太阳能智能摄像头装置，其中系统智能处理中心接收微信公众号、移动通信上传的信息，以及太阳能智能摄像头自动采集的声音或图像信息，并对接收的信息的进行分析处理，并及时传输给云端服务器，云端服务器将其与云端人脸信息数据库、云端学生信息数据库中的数据进行比对，并自动将判断结果传输给后台。

太阳能智能摄像头装置，包括智能语音处理模块、图像处理模块、太阳能电池模块、电源模块、红外激光灯模块、高清摄像头模块和散热，其中智能语音处理模块用于采集声音并判断声音是否异常，图像处理模块用于将高清摄像头采集的图像传输给微型主机处理器，图像处理模块集成通过凹凸镜图像增多算法有效的进行图像变换，再通过智能人脸对齐算法对人脸图像和人脸信息矫正，对高质量的人脸图像从中提取人脸信息特征，对人脸图像特征数据进行脊函数波变换与小波阈值函数融合去燥增强算法，实现图像去燥增强，从去躁增强后的图像中，提取人脸信息，再将人脸信息传给云端服务器进行对比分析，红外激光灯模块用于发射红外激光，电源模块用于对装置供电，太阳能电池模块用于主电断电时继续对装置供电，散热模块用于装置散热。

凹凸镜图像增多算法通过改变光谱图的大小以获得更多的图像，其具体步骤为：

1)输入图像特征数据文件；

2)通过短时傅里叶变换生成频谱图；

3)根据凸透镜成像原理，取p点位置L1（F＜L1＜2F）获得的图像比原始图像大；

4) 取p点位置L1（L2=2F）获得的图像与原始图像一样大；

5) 取p点位置L1（L3>2F）获得的图像比原始图像小；

6)通过三种变换可获得多张图像，最后将所有图像尺度归一化为227*227。

本发明的优点为：

1.本发明可以大大的节省通信时间，当校园各处一出现打架，斗殴等不文明现象时，可以通过迅速联系负责人。

2.本发明控制处理事件的方式多样化，采用直接微信公众号控制，直接移动通信控制，自动控制等三种方式控制。

3.本发明的微信公众号控制原理简单，效果较强，效率较高，用时较短，且符合当下的网络潮流，易被应用。

4.本发明的直接移动通信控制比较大众化，易被各个年龄阶段层次的人员接受，可以提高事故的被处理率。

5.本发明的摄像头通过50hz高频率抓拍到图像，再通过凹凸镜图像增多算法使一个图像增多为多个，从中选取最清晰，质量最好的一个进行图像处理，能够大大的增加获得清晰图像的机会。

6.本发明的图像处理首先分为预处理，再进行人脸信息矫正，人脸对齐，人脸信息特征提取，从而更方便的获取完整的人脸信息，能够大大的增加获取完整人脸信息的几率，有利于较小出错概率。

7.本发明对人脸信息进行脊波变换和小波阈值函数算法融合去燥增强以获得清晰图像信息，再对人脸图像信息进行特征数据提取，不仅可以减少系统的误差率，也能大大提高系统的运行效率。

8.直接通过摄像头微型主机处理器上传至云端服务器的人脸信息云数据库，进行对比分析，挑选出相似度最大，从而进行所锁定学生信息。

9.通过互联网通信，迅速将信息发送至该区域负责人处以及负责相关学生的教师和领导的通讯设备上，从而可以尽最大程度上，用时最少的解决此事件，使距离也最短，达到了快速、准确等目的。

10.创建智慧校园，方便了学校的安全管理，也开辟了摄像头的新时代。目的在构建和谐，文明，法制校园，可以大大的节省时间，方便学校管理。

11.太阳能电池板能在光源充足的条件下，充分的储备光能，从而使之转换为电能存储下来，当没电的时候能够紧急备用，能够缓解突发事件的发生。

附图说明

图1为本发明的装置构成框图

图2为本发明的系统具体控制流程图；

图3为智能摄像头图像处理模块框图；

图4为凹凸镜成像图像增多算法原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

参见附图1-3：使用前，先将太阳能智能摄像头装置在校园内分布，具体分布位置为：

校园片区群：对整个学校校园分片区，一共分为A、B、C、D、E，5个片区，其中每个片区分为5个主干道，5个副道，一个主道上在道路中安装3个带微型主机处理器的智能摄像头，且3个摄像头分布位置在上中下，一个片区一共安装30个智能摄像头构成集群，其中每一个摄像头可以独立工作，也可以串联并联起来工作，这样由150个智能摄像头构成的摄像头群，可以分布在校园的每一个角落里（除教学楼，学生宿舍，学生食堂，图书馆，教室办公室等）的区域全部覆盖，由主摄像头控制副摄像头。

建筑群：建筑群摄像头分布相对于校园片区相对复杂，对每一栋建筑每一层楼，实行5个控位点全面监控，且室内摄像头没有光能照射，无法在电力供应不足时实现自动供电，但在摄像头旁有一个自动供电装置，供突发情况下的紧急供电。

由全校学生人脸信息数据库、全校学生信息数据库、云端服务器、智能摄像头组成的校园安全管理系统可以实现全程人工智能的管理化模式，无需人员操作，可以针对校园里出现的某种特殊情况，而做出特定的反映。校园安全管理系统的三种控制方式分别为：

①直接微信公众号控制。在事发现场当有过往的人群发现事故正在发生，可以通过关注微信公众号，在微信公众号里输入某某片区，并发送定位坐标至微信公众号，这时系统智能处理网络中心处理来自微信互联网的信息，将地址进行精确查找，找出其所属分类，所属片区，所属片区负责人，通过一系列的查找，将正在某片区发生的事故，通过移动互联网通信，定位到所属最近的智能摄像头群里，通过多个摄像头全方位自动监控，调取正在发生事故的事故现场的监控画面，将监控画面实时发送到各个片区负责人手中，从而判断出事故发生的轻重程度，从而可以尽快赶过去解决此类事件，减少事件恶化的结果。

②直接移动通信控制。往往在事发的现场有过往的人群发现事故正在发生，可以通过拨打校园系统智能处理网络中心管理电话，设置为自动接听，并采用声纹语音信号识别，在识别领域具有良好的应用前景，并且通过小样本的语音信号识别训练神经网络，采用快速批量归一化算法，使得识别效率大大提高，识别准确率大幅度上升，可以准备的提炼出精准信息关于事故地点、事故时间、事故涉及人员安排，这时系统智能处理网络中心处理来自移动电话的信息，将所获得的信息进行分类，分别在不同的数据中查找和检索，精确查找后找出其所属分类，所属片区，所属片区负责人，通过一系列的查找，将正在某片区发生的事故，通过移动互联网通信，定位到所属最近的摄像头群里，通过多个摄像头全方位自动监控，调取正在发生事故的事故现场的监控画面，将监控画面实时发送到各个片区负责人手中，从而判断出事故发生的轻重程度，从而可以尽快赶过去解决此类事件，减少事件恶化的结果。

③自动控制：当在学校某处发生某一事故时，通过太阳能智能摄像头装置的智能语音采集模块采集声音信息，当声音达到某一分贝值时，会自动启动红外激光灯模块，把光线发散至远方，以引起远方的注意，再通过高清摄像头模块采集照片，图像处理模块中集成人脸识别技术，当在某一摄像头监控范围内出现事故时，通过高频率50HZ的抓拍，获得人脸信息图像，再通过凹凸镜图像增多算法，使一个人脸图像增多为多个人脸信息，从而可以获得较多的人脸图像信息，从中挑选一个比较好的人脸信息，对这个比较好的人脸信息，进行人脸图像矫正，矫正过后再进行脊波函数变换与小波阈值函数融合去躁增强法使得图像变清晰，从而可以使人脸信息在误差较小的情况下被提取出其关键特征，再通过摄像头的微型主机处理器与互联网相连，将获取到的人脸信息通过互联网上传到云端服务器的校园人脸信息库中，通过信息库匹配，从中匹配相似度最大的一个人脸信息，再从这个人脸信息中获取找出其所属分类，所属片区，所属片区负责人，通过一系列的查找，如果①人脸信息库没有此人脸信息则不属于在校学生直接拨号110，②有该人脸信息，则将正在某片区发生的事故，通过移动互联网通信，定位到所属最近的摄像头群里，通过多个摄像头全方位自动监控，调取正在发生事故的事故现场的监控画面，将监控画面实时发送到各个片区负责人手中，从而判断出事故发生的轻重程度，从而可以尽快赶过去解决此类事件，减少事件恶化的结果。

本发明通过设计一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，使得当前广泛关注的校园安全问题得到解决。通过使用摄像头的高频率抓拍功能，从而使用OpenCV+Videolnput函数将摄像头捕捉到的人脸部信息数据化，基于云平台下的数据库及服务器，不仅可以快速高效的通知负责人，而且还能够最大可能的避免安全事故的发生，突出了此系统高效、迅速、准确等特点，为建设和谐，文明，法制校园提供保障，使得校园环境和社会治安得以维持。同时太阳能智能摄像头装置中集成太阳能电池模块，当校园停电时，也可由太阳能电池供电继续工作，保证了系统的稳定性。

Claims (3)

1.一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，包括云端人脸信息数据库、云端学生信息数据库、云端服务器、系统智能处理网络中心、太阳能智能摄像头装置，其中系统智能处理中心接收微信公众号、移动通信上传的信息，以及太阳能智能摄像头自动采集的声音或图像信息，并对接收的信息的进行分析处理，并及时传输给云端服务器，云端服务器将其与云端人脸信息数据库、云端学生信息数据库中的数据进行比对，并自动将判断结果传输给后台。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，其特征在于：太阳能智能摄像头装置，包括智能语音处理模块、图像处理模块、太阳能电池模块、电源模块、红外激光灯模块、高清摄像头模块和散热，其中智能语音处理模块用于采集声音并判断声音是否异常，图像处理模块用于将高清摄像头采集的图像传输给微型主机处理器，图像处理模块集成通过凹凸镜图像增多算法有效的进行图像变换，再通过智能人脸对齐算法对人脸图像和人脸信息矫正，对高质量的人脸图像从中提取人脸信息特征，对人脸图像特征数据进行脊函数波变换与小波阈值函数融合去燥增强算法，实现图像去燥增强，从去躁增强后的图像中，提取人脸信息，再将人脸信息传给云端服务器进行对比分析，红外激光灯模块用于发射红外激光，电源模块用于对装置供电，太阳能电池模块用于主电断电时继续对装置供电，散热模块用于装置散热。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能摄像头的校园安全管理系统，其特征在于：凹凸镜图像增多算法通过改变光谱图的大小以获得更多的图像，其具体步骤为：

1)输入图像特征数据文件；

2)通过短时傅里叶变换生成频谱图；

3)根据凸透镜成像原理，取p点位置L1（F＜L1＜2F）获得的图像比原始图像大；

4) 取p点位置L1（L2=2F）获得的图像与原始图像一样大；

5) 取p点位置L1（L3>2F）获得的图像比原始图像小；

6)通过三种变换可获得多张图像，最后将所有图像尺度归一化为227*227。