CN109076191B - 监视系统、方法、非暂时性计算机可读介质和控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监视系统、方法、非暂时性计算机可读介质和控制单元。一种基于摄像机的监视系统操作以检测未授权个人在由摄像机单元(2)在被授权或未授权的个人访问的场所(100)处拍摄的数字图像中的存在。监视系统中的控制单元(1)从定位系统(3)获取针对位于场所(100)处的各个被授权个人的位置参数，处理各个数字图像以检测一个或更多个个人(5)，并且根据在所述数字图像中检测到的所述个人(5)和针对一个或更多个被授权个人的位置参数，检测一个或更多个未授权个人在数字图像中的存在。

Description

监视系统、方法、非暂时性计算机可读介质和控制单元
技术领域
本发明总体上涉及基于摄像机的监视，并且具体地，涉及用于检测场景的数字图像中的未授权个人的系统和方法。
背景技术
因为对保安和安全的关注日益增加，基于摄像机的监视得到了极大的普及。监视摄像机通常是视频摄像机，常指CCTV(闭路电视)摄像机，其被用于观察区域或场景的目的。摄像机通常连接至记录装置或IP网络，并且可以显示由摄像机生成的图像以供安保人员或执法人员观察。
随着监视摄像机的普及，减少人员监测摄像机连续镜头的需求变得很重要。为此，已经开发出自动监视系统，以应用先进计算机视觉技术来分析由监视摄像机生成的数字图像，以便实时或者追溯地识别、跟踪以及分类视场中的对象。在这种情况下的一个挑战是监视摄像机生成需要自动处理的大量数据。
自动监视系统可以通过面部识别算法分析由监视摄像机提供的数字图像，以便识别或验证该数字图像中的个人。大量面部识别算法在本领域中是已知的，例如，如在US5835616、US5991429以及US8634601中所公开的。然而，面部识别算法是处理密集的，并且相对于图像分辨率、照明条件、图像噪声等，要求数字图像具有良好质量。而且，如果阴影被投射在要监测的个人的脸上，或者如果个人通过相对于摄像机转过脸、通过佩戴头饰或太阳镜、添加或去除面部毛发等部分或全部地隐藏脸，那么可能难以进行面部识别。
众所周知，分析个人的走路方式(也被称为“步态”)以便进行监视，例如通过使用BenAbdelkader等人2004年在EURASIP Journal on Applied Signal Processing,pages572-585中公布的文章“Gait recognition using image self-similarity”中所提出的算法。从AU2011101355获知一种通过面部识别和步态分析的组合来处理图像的监视系统。
自动监视系统还可以应用所谓的视频内容分析(VCA)来分析视频(即，图像的时间序列)，以不基于单个图像检测并确定时间事件。使用VCA的监视系统例如可以检测个人的非正常行为。例如，该系统可以被设定成检测人群中的异常，例如，在机场中沿相反方向移动的人，其中，假定乘客仅沿一个方向走出飞机，或者假定人们不应通过入口离开地铁。
监视系统的具体应用是监测场所(veune)以检测未授权个人，即，未被批准进入该场所的个人。该场所可以是建筑物，并且监视摄像机可以安装在入口点处、在增强保安区域、或者甚至在整个建筑物中。这种类型的监视系统可以使用任何上述计算机视觉技术来检测和跟踪未授权个人。然而，现有技术的计算机视觉技术通常具有适当区分个人的较低能力，并且很可能产生大量误报，使得它们对于这种类型的监视不太适合或甚至无效。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或更多个限制。
另一目的是提供一种基于摄像机的监视技术，其能够检测未授权个人在场所处的存在，并且优选地在被授权个人与未授权个人之间进行区分。
另一目的是提供对图像质量具有相对较低要求的这种基于摄像机的监视技术。
又一目的是提供处理效率高并且允许快速检测未授权个人的这种基于摄像机的监视技术。
这些目的中的一个或更多个、以及可能根据下面的描述出现的进一步目的至少部分地通过根据本发明的监视系统、用于基于摄像机的监视的计算机实现方法、计算机可读介质、控制装置、以及监视系统来实现。
本发明的第一方面是一种监视系统。所述监视系统包括摄像机单元，该摄像机单元被配置成生成由被授权或未授权的个人访问的场所处的场景的数字图像，所述被授权个人具有被配置成发送被授权数据传输的相应通信装置。所述监视系统还包括：基站，该基站被配置成接收由位于所述场所处的通信装置生成的数据传输，所述数据传输包括所述被授权数据传输；定位模块，该定位模块被配置成基于相应被授权数据传输，确定所述相应通信装置相对于所述基站的位置参数；图像处理模块，该图像处理模块被配置成处理所述数字图像，以检测所述数字图像中的一个或更多个个人；以及监视模块，该监视模块被配置成根据由所述图像处理模块检测到的所述一个或更多个个人和由所述定位模块确定的所述或各个位置参数，检测一个或更多个未授权个人在所述数字图像中的存在。
本发明的实施方式基于这样的认识：通过使用关于场所处的被授权个人的位置数据，可以对来自所述场所处的监视摄像机的数字图像进行计算机视觉分析以改进或简化检测未授权个人的任务。这种位置数据可以由任何已知定位系统(例如，常规室内或室外定位系统)提供。所述位置数据可以采取不同形式，但至少应当通知所述监视系统有关一个或更多个被授权个人在由所述监视摄像机监测的场景内的存在。所述位置数据还可以允许所述监视系统推断所述场景内的被授权个人的数量，并且可能地，推断所述相应被授权个人在所述场景内的位置。可以认识到，关于所述场景中的被授权个人的这种信息通常可以便于针对未授权个人的存在分析所述数字图像的任务。这可能转化成对图像质量的降低要求、对处理能力的降低需求、以及增加的检测速度。例如，与在应用先进计算机视觉技术识别图像中的先验未知个人时对高质量图像的需求形成对比，所述图像质量只需要足以检测所述图像中的个人。而且，与识别未知个人相比，可以应用更简单且处理更有效的算法来仅检测所述图像中的个人。
根据第一方面，所述定位系统由通信装置和至少一个基站的组合实现，该基站被配置成接收由所述通信装置生成的数据传输。所述通信装置被提供给处于所述场所的被授权个人并由其携带。例如，所述通信装置可以是移动电话或能够进行无线数据传输的任何可佩戴装置。为各个被授权人员提供能够发送被授权数据传输的通信装置，即，可以验证源自属于被授权个人的通信装置的数据传输。所述监视系统包括定位模块，该定位模块基于来自通信装置的被授权数据传输，确定所述通信装置关于所述基站的位置参数。所述位置参数对应于上述位置数据。应注意到，所述监视系统仅响应能够发送被授权数据传输的通信装置。因此，即使未授权个人具有能够发送由所述基站接收的数据传输的通信装置，所述定位模块也将仅确定针对被授权数据传输的所述位置参数，并将忽略所有其它数据传输。
在一个实施方式中，所述监视模块被配置成基于所述或各个位置参数，确定位于所述场景中的被授权个人的第一计数，确定在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人的第二计数，以及比较所述第一计数与所述第二计数，以检测所述一个或更多个未授权个人在所述数字图像中的存在。这里，所述监视模块可以被配置成如果所述第二计数超过所述第一计数，则检测到一个或更多个未授权个人在数字图像中的存在。
在一个实施方式中，所述监视模块还被配置成基于所述或各个位置参数，将在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人区分为被授权个人和未授权个人。
在一个实施方式中，所述或各个位置参数包括以下中的一个或更多个：所述相应通信装置在所述场景内的存在、在所述场景内从所述基站到所述相应通信装置的距离、以及从所述基站到所述通信装置的方向。
在一个实施方式中，所述基站被配置用于无线短程通信，诸如蓝牙或Wi-Fi通信。
在一个实施方式中，所述基站被配置成仅接收由位于所述场景内的通信装置生成的数据传输。
在一个实施方式中，所述基站位于所述摄像机单元附近。
在一个实施方式中，所述基站包括定向天线，该定向天线被配置有与所述摄像机单元的视场大致相等并且交叠的辐射波瓣。
在一个实施方式中，所述定位模块被配置成处理所述数据传输以识别所述被授权数据传输。所述定位模块可以被配置成通过从所述数据传输中提取与所述相应通信装置唯一关联的装置标识符，并且比较所述装置标识符与参考标识符来识别所述被授权数据传输。
在一个实施方式中，所述摄像机单元、所述基站、所述定位模块以及所述图像处理模块被组合成单一装置。而且，所述监视模块可以与所述单一装置组合。
在一个实施方式中，所述监视模块还被配置成当检测到一个或更多个未授权个人在所述数字图像中的存在时，执行监视动作。所述监视动作可以包括以下中的一个或更多个：生成警告信号，在所述数字图像中插入各个未授权个人的图形指示并提供所述数字图像以供显示和/或存储，存储所述数字图像，开始跟踪功能以在所述场所的至少一部分内生成针对所述一个或更多个未授权个人的相应移动路径，生成用于控制所述摄像机单元的运动的第一控制信号，以便跟随所述一个或更多个未授权个人的移动，并且生成用于控制所述摄像机单元的第二控制信号，以放大所述一个或更多个未授权个人。
本发明的第二方面是一种用于基于摄像机的监视的计算机实现方法。所述方法包括：从摄像机单元接收由被授权或未授权的个人访问的场所处的场景的数字图像；从定位系统获取针对位于所述场所处的一个或更多个被授权个人的相应位置参数；处理所述数字图像以检测所述数字图像中的一个或更多个个人；以及根据在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人和针对所述一个或更多个被授权个人的所述或各个位置参数，检测一个或更多个未授权个人在所述数字图像中的存在。
在第二方面的一个实施方式中，所述被授权个人具有被配置成发送被授权数据传输的相应通信装置，并且获取相应位置参数的步骤包括以下步骤：接收由位于所述场所处的通信装置生成的数据传输，所述数据传输包括所述被授权数据传输，并且基于相应被授权数据传输确定所述相应位置参数。
在一个实施方式中，所述方法还包括：基于所述或各个位置参数，确定位于所述场景中的被授权个人的第一计数，确定在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人的第二计数，以及比较所述第一计数与所述第二计数，以检测所述一个或更多个未授权个人在所述数字图像中的存在。这里，如果所述第二计数超过所述第一计数，则所述方法可以检测一个或更多个未授权个人的存在。
在一个实施方式中，所述方法还包括以下步骤：基于所述或各个位置参数，将在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人区分为被授权个人和未授权个人。
在一个实施方式中，所述或各个位置参数包括以下中的一个或更多个：所述相应通信装置在所述场景内的存在、在所述场景内从接收所述数据传输的基站到所述相应通信装置的距离、以及从所述基站到所述通信装置的方向。
在一个实施方式中，所述基站通过无线短程通信(例如蓝牙或Wi-Fi通信)接收所述数据传输。
在一个实施方式中，所述基站仅接收由位于所述场景内的通信装置生成的数据传输。
在一个实施方式中，所述基站位于所述摄像机单元附近。
在一个实施方式中，所述基站操作以生成与所述摄像机单元的视场大致相等并且交叠的辐射波瓣。
在一个实施方式中，所述方法还包括以下步骤：处理所述数据传输以识别所述被授权数据传输。所述被授权数据传输可以通过从所述数据传输中提取与所述相应通信装置唯一关联的装置标识符并且比较所述装置标识符与参考标识符来识别。
在一个实施方式中，所述方法还包括以下步骤：当检测到一个或更多个未授权个人在所述数字图像中的存在时，执行监视动作。所述监视动作可以包括以下中的一个或更多个：生成警告信号，在所述数字图像中插入各个未授权个人的图形指示并提供所述数字图像以供显示和/或存储，存储所述数字图像，开始跟踪功能以在所述场所的至少一部分内生成针对所述一个或更多个未授权个人的相应移动路径，生成用于控制所述摄像机单元的运动的第一控制信号，以便跟随所述一个或更多个未授权个人的移动，并且生成用于控制所述摄像机单元的第二控制信号，以放大所述一个或更多个未授权个人。
在一个实施方式中，所述定位系统是室内定位系统，并且所述场所是建筑物或其一部分。
本发明的第三方面是一种包括计算机指令的计算机可读介质，当该计算机指令由处理器执行时，使该处理器执行根据第二方面或其任何实施方式所述的方法。
第四方面是一种控制单元，该控制单元被配置成执行根据第二方面所述的方法，并且所述控制单元还包括信号接口，该信号接口用于接收来自所述摄像机单元的所述数字图像和来自所述定位系统的所述位置参数。
第五方面是一种监视单元，该监视单元包括：摄像机单元，该摄像机单元被配置成生成由被授权或未授权的个人访问的场所处的场景的数字图像；定位系统，该定位系统被配置成生成针对位于所述场所处的一个或更多个被授权个人的位置参数；以及根据第四方面所述的控制单元。
在第五方面的一个实施方式中，所述定位系统的至少一部分与所述摄像机单元集成为单一装置。
第二至第五方面共享第一方面的优点。可以将第一方面的上述实施方式中的任何一个修改并实现为第二至第五方面的实施方式。
根据下面的详细描述，根据所附权利要求以及根据附图，将呈现本发明的其它目的、特征、方面以及优点。
附图说明
下面将参照所附示意性附图，对本发明的实施方式进行更详细描述。
图1是在房间中安装的监视系统的立体图。
图2是图1的监视系统中的方法的流程图。
图3A至图3C表示由图1中的监视系统拍摄的图像并且例示了对被监测场景内的未授权个人的检测。
图4至图5是根据本发明的实施方式的监视系统的框图。
图6A至图6D是俯视平面图，其示出了监视系统和由相应监视系统计算和使用的位置参数的示例。
图7是实现为单一装置的监视系统的侧视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行更全面描述，其中，示出了本发明的一些而非全部实施方式。实际上，本发明可以按许多不同形式具体实施，而不应视为对在此阐述的实施方式进行限制；而是，提供这些实施方式，以使本公开可以满足可应用法定需求。贯穿全文，相同标号指相同元件。
而且，应当明白，在可能的情况下，在此描述和/或设想的本发明的任何实施方式的任何优点、特征、功能、装置、和/或可操作方面都可以被包括在本文所描述和/或设想的本发明的任何其它实施方式中，反之亦然。另外，在可能的情况下，在此按单数形式表达的任何术语意指也包括复数形式，反之亦然，除非另外加以明确规定。如在此使用的，“至少一个”应当意指“一个或更多个”并且这些短语可互换。因此，术语“一(a)”和/或“一(an)”应当意指“至少一个”或“一个或更多个”，即使在此也使用了短语“一个或更多个”或“至少一个”。如在此使用的，除上下文因明确的语言或必要的含义而另有要求之外，单词“包括”或诸如“包括(comprises)”或“包含(comprising)”之类的变体以包含的意义加以使用，也就是说，指定存在规定特征，但不排除在本发明的各种实施方式中存在或添加另一些特征。
在对本发明的实施方式进行更详细描述之前，给出几个定义。
如这里所使用的，术语“被授权个人”表示已被准许进入场所的人。可能进入该场所的所有其他人被表示为“未授权个人”。该场所可以是被授予访问权限的任何地方或地点。该场所可以是所有或某些员工被准许进入的建筑物，例如，公司大楼、军事设施、政府大楼、或发电厂。在另一示例中，该建筑物是所有或某些学生和员工被授予访问权限的教育建筑物。该场所也可以是建筑物的特定区段，例如，机场、公司大楼、医院、图书馆、银行等的高度安保区域。还要明白的是，虽然访问权限在场所内可以改变，但由监视系统中的摄像机单元监测的特定场景与定义针对该特定场景的被授权个人的访问权限相关联。还可以想到该场所(和场景)位于室外，例如，在任何上述建筑物的室外区域，或者在限制进入的任何其它室外位置，诸如军事区域或机场区域。
如这里所使用的，“场景”表示通过摄像机单元看到的三维空间。摄像机单元被配置成生成数字静止图像或数字视频(即，数字图像的相干时间序列)。该摄像机单元可以包括成像光学器件、数字图像传感器、以及控制电子装置，以供从数字图像传感器获取信号并生成数字图像，其可以是单色的或多色的。
如这里所使用的，“基站”(BS)是能够接收无线数据传输的任何装置(“信号接收器”)。基站还能够发送无线数据传输(“信号收发器”)。基站包括一个或更多个天线，用于截取无线电波并将无线电波转换成电流。基站还包括用于将电流转换成数字信号的电子电路。基站还可以基于预定义通信协议将数字信号翻译成多组信息。
如这里所使用的，“无线短程通信”表示用于在大约5-100米的范围内进行无线数据传输的任何技术，包括但不限于BluetoothTM、IEEE 802.11(还已知为Wi-Fi)、IEEE802.15.4、RFID、UWB、ZigBee以及Z-wave。
如这里所使用的，“室内定位系统”(IPS)是被配置成利用无线电波、磁场、声学信号、或其它感官信息来定位建筑物内部的物体或人的任何系统。基于无线电波的各种室内定位系统还在“Evaluation of indoor positioning based on BluetoothTM Smarttechnology”(Master of Science Thesis in Programmatic Computer Systems andNetworks,by Dahlgren and Mahmood,Chalmers University of Technology,2014)和“Time-of-flight in Wireless Networks as Information Source for Positioning”(by Ramirez,Technische
Figure GDA0002447862840000081
München,2011)中进行了描述，这两者的全部内容通过引用而并入于此。
本发明的实施方式致力于基于摄像机的监视系统的各个方面，该系统将由摄像机单元捕获的数字图像的计算机视觉分析与从室内定位系统获得的位置数据相结合，以便检测未授权人在该数字图像中的存在并且可选地检测其位置。
参照图1，对本发明的实施方式进行举例说明，其例示了安装在建筑物(未示出)内的房间100中的监视系统。房间2由被授权或未授权的个人访问，并且监视系统被配置成检测未授权个人的存在。监视系统包括具有信号接口的控制单元1，信号接口连接至摄像机单元2(在下文中表示为“监视摄像机”或“摄像机”)和室内定位系统3(在下文中表示为“IPS”)。该信号接口可以是用于有线或无线数据传递的任何类型。安装摄像机2使得其视场4限定房间100内的场景。摄像机2可操作以生成该场景的数字图像并将该图像提供给控制单元1。IPS 3被配置成生成针对该建筑物内(或者至少该场景内)的各个被授权个人5的位置参数。该位置参数被提供给控制单元1。这里假设IPS 3被配置成仅生成针对被授权个人的位置参数。
在所示示例中，IPS 3包括：用于各个被授权个人的一个移动通信装置6(“移动装置”，MD)、与MD 6无线通信的一组固定安装基站(BS)7、以及定位模块8，其获得针对被授权个人5的位置参数并将该位置参数提供给控制单元1。MD 6由被授权个人5携带并因此与相应个人5一起移动。MD 6可以是具有专用软件程序的通用装置，该软件程序操作通用装置以实现定位。这种通用MD 6可以是移动电话，或者是用于无线通信的任何类型的可佩戴装置，诸如电子表、耳机、媒体播放器、电子眼镜、电子纺织品、活动跟踪器等。另选地，MD 6可以是专门设置用于IPS 3的专用装置。
根据实现，位置参数可以由相应MD 6基于由该MD 6从BS 7接收的信号局部地计算，或者由定位模块8基于由BS 7从相应MD 6接收的信号全局地计算。如果位置参数被局部地计算，则控制相应MD 6将位置参数传递至定位模块8，例如，通过数据传递至BS 7之一。
IPS 3可以是安装在建筑物中的通用系统，除监视之外还主要用于其它目的，诸如导航、广告、增强现实等。这种通用IPS 3通常以二维或三维笛卡尔坐标系中的空间坐标的形式生成位置参数，该坐标系具有相对于该建筑物的预定义位置。这种类型的坐标在下面被表示为“建筑坐标”。
另选地，可以定制IPS 3以在监视系统中使用。这种定制的IPS 3也可以以建筑物坐标的形式生成位置参数。然而，如下面将参照图5至图6进一步举例说明的，有利的是IPS3生成各个位置参数以直接表示MD 6相对于相应基站7的位置，例如，MD 6与基站7之间的距离，或者MD 6与基站7之间的方向。在另一示例中，生成位置参数以仅指示MD 6在与由摄像机2监测的场景对应的地带或隔间内的存在。
参照图2，对图1中的监视系统的操作进行举例说明，其是控制单元1执行的监视方法200的流程图。该方法可以通过在控制单元1中的处理装置(诸如微处理器、微控制器、DSP等)上运行的软件指令来实现。该软件指令可以在计算机可读介质上提供，以供处理装置结合信号发生器11中的电子存储器来执行。该计算机可读介质可以是非暂时性的，例如，有形产品(诸如磁介质、光盘、只读存储器、闪存等)，或暂时性的，诸如传播信号。
该方法涉及获得该场景的当前图像的步骤201。可以从由摄像机2生成的数字图像流中获取当前图像，或者可以主动命令摄像机2捕获并提供当前图像。在步骤202中，利用任何可用的检测算法或检测算法的组合来处理当前图像，以用于检测个人。应注意到，步骤202可以利用来自先前和/或后续图像的信息来检测当前图像中的个人。许多合适检测算法是本领域所已知的，并且在Schiele等人于2009年公布在Proceedings of the IEEE ICRA的文章“Visible People Detection-Different Models,Comparison and Discussion”和Moeslund与Granum于2001年公布在Computer Vision and Image Understanding(81)3:231-268的文章“A Survey of Computer Vision-Based Human Motion Capture”，以及这些文章中引用的参考文献中给出了非限制示例。在US7139411、US 2009/0041297和US8131011、以及其中引用的参考文献中找到了另一些非限制示例。
步骤202可以导致当前图像中的个人计数，或者针对当前图像内的各个所检测个人的位置。在步骤203中，在与摄像机2捕获当前图像的时间点近似匹配的时间点，从IPS 3获得位置参数。如上所述，该位置参数专门被提供用于被授权个人。在步骤204中，分析在步骤203中获得的位置参数，以检测在步骤202中在当前图像中检测到的个人中的未授权个人。
在第一示例中，步骤204分析位置参数以确定位于该场景内并因此应当在当前图像中可见的被授权个人的计数。如果步骤202给出的个人计数超过步骤204给出的被授权个人计数，则简单地检测到一个或更多个未授权个人在当前图像中的存在。根据位置参数的类型，还可以想到步骤204确定在摄像机2的视线中，一个或更多个被授权个人是否位于另一被授权个人的后面，直至步骤202不可能将这些个人分开的程度。在这种情况下，步骤204可以相应地修改计数的分析。
在第二示例中，步骤204确定未授权个人在当前图像中的存在并且分开当前图像中的被授权个人和未授权个人。在这样的实施例中，分析位置参数以确定各个被授权个人在当前图像中的希望位置。通过将由步骤204生成的希望位置与由步骤202生成的检测位置进行比较，获得各个未授权个人在当前图像中的位置。
如果该位置参数以针对被授权个人的建筑坐标的形式生成，则步骤204可以通过将针对各个被授权个人的空间坐标映射到处于建筑物坐标的坐标系中的场景范围来确定位于该场景内的被授权个人的数量。类似地，步骤204可以通过将建筑物坐标变换成图像传感器上的坐标系中的图像坐标来确定图像内的被授权个人的位置，例如，通过在建筑物坐标上操作预定义变换矩阵。
然而，通过使用定制的IPS 3可以显著简化在步骤204中分析位置参数的任务，如下面参照图5至图7所述的。
第一示例和第二示例在图3A至图3C中进一步例示，它们是由图1中的摄像机2生成的数字图像DI的示意性再现。在图像DI中，被授权个人由5A指定并由带圈A指示，未授权个人由5B指定并由带圈X指示。
在图3A中，图像DI只包含一个人，这由步骤202检测。如果步骤204基于该位置参数确定单个被授权个人在场景中的存在，那么步骤204将推断出图像DI中的个人被授权。
在图3B中，图像DI包含两个人，这由步骤202检测。如果步骤204根据第一示例确定单个被授权个人在场景中的存在，那么步骤204将推断出在图像DI中存在一个未授权个人5B。然而，步骤204将不确定这两个个人中的哪个个人未被授权。如果步骤204根据第二示例确定各个被授权个人5A在图像DI内的位置，那么步骤204能够确定图像DI中右侧的个人未被授权。应当明白，步骤204将考虑由步骤202确定的图像位置通常不同于由步骤204针对同一个人确定的图像位置的事实，因为前一图像位置表示个人，而后一图像位置表示个人所携带的MD 6。
图3C中的图像DI描绘了六个人并且可以根据来自IPS 3的位置参数进行类似分析，以根据第一示例推断出图像DI中的一个个人未被授权，或者根据第二示例推断出图像DI右下角的个人未被授权。
应当明白，监视系统可以包括几个摄像机2，它们连接至控制单元1并且设置在建筑物内以监测相应场景，其中控制单元1根据图2中的方法200进行操作，以检测来自各个摄像机2的图像中的未授权个人。摄像机2的这种分布式布置将使得可以跟踪未授权个人在该建筑物内的移动。如果图像中只有一个未授权个人，那么可以通过简单地假设其是在来自不同摄像机的图像中检测到的同一未授权个人来实现跟踪。如果图像中有多个未授权个人，那么跟踪可能涉及通过图像的生物识别分析在不同未授权个人之间进行区分，例如，通过面部识别分析、步态分析、高度分析等。
图2中的方法可以包括当步骤204检测到一个或更多个未授权个人在图像中的存在时采取专用动作的另一步骤(未示出)。一个动作是突出显示图像中的各个未授权个人，并提供如此突出显示的图像以供显示和/或存储。另一动作是存储图像，例如，作为未授权个人在特定时间出现在该建筑物中的记录。另一动作是启动跟踪功能以在该建筑物的至少一部分内生成针对未授权个人的相应移动路径。另一动作是生成用于移动摄像机2的视场4的控制信号(例如，通过旋转摄像头)，以跟随未授权个人的移动。还有的另一个动作是生成使摄像机2放大未授权个人的控制信号。可以设想这些动作的任何组合。应当强调的是，所列举的动作仅作为非限制示例给出，并且可以想到许多其它动作。
图4是根据图2中的方法200操作的监视系统的框图。监视系统包括：可操作以提供场景的图像的摄像机2(参照图1中的4)；和图像处理模块11，其可操作以根据步骤201获得图像、根据步骤202处理该图像以检测个人，并提供指示所检测个人的检测数据。该监视系统还包括：IPS 3，其提供被授权个人的位置参数；和监视模块12，其可操作以根据步骤203接收图像处理模块11的输出数据和来自IPS 3的位置参数，并且根据步骤204处理输出数据和位置参数。在图4的示例中，该监视系统还包括：动作模块13，该动作模块13可操作以在监视模块12检测到一个或更多个未授权个人时采取专门的动作，例如，如上举例说明的。参照图1，控制单元1对应于模块11、12以及可能模块13的组合。在另选实施方式中，模块11与摄像机2物理组合，并且控制单元1对应于模块12，可选地与模块13组合。
图5是具有定制IPS的监视系统的框图。为简洁描述起见，以下描述将重点关注定制IPS的配置和操作，而所有其它部分可以假设与图4相同，除非另有说明。
在图5中，IPS包括基站7，该基站7被配置成通过用于短程通信的射频技术来接收数据传输。以下描述假设射频技术基于BluetoothTM标准。在这种蓝牙设定中，基站7被配置为放置在房间100中的固定位置的蓝牙节点或信标，并且具有跨越由摄像机2监测的场景的信号范围(参照图1)。各个MD 6(图1)都配备有蓝牙接口，以便与基站7交互。MD 6被配置成间歇地发送信号或数据包以供信号接收器7接收。针对该发送的至少一个子集，MD 6对所发送信号中的装置标识符(ID)进行编码。装置ID由基站7提取并提供给定位模块8的认证子模块8A。子模块8A将装置ID与向监视系统登记的MD 6的参考ID列表进行比较。如果装置ID与参考ID匹配，则子模块8A推断出MD 6被授权，否则MD 6被认为未被授权。
前述认证过程易于实现，并且需要最少的数据传递用于认证。为了提高安全性，例如，降低重播攻击的风险，MD 6可以存储装置ID的循环列表，并且根据时间旋转通过列表以随时间发送不同装置ID。假设子模块8A和MD6是时间同步的，则子模块8A能够旋转通过参考ID的循环列表，以确定所接收的装置ID是否与循环列表中的当前参考ID匹配。然而，应当明白，可以采用更先进认证技术，例如，通过使用加密密钥、散列函数、证书等。这种认证技术对于本领域技术个人来说是公知的，因此不再详细描述。
装置ID可能但不一定对于相应MD 6是唯一的。具有唯一装置ID的一个优点是，如果报告MD 6被盗或丢失，则可能阻止特定装置ID或装置ID的列表在监视系统中使用。由此，被盗/丢失的MD 6被子模块8A认为是未被授权的。还可以想到，如果子模块8A检测到被盗/丢失的MD 6，则监视系统生成警报或报警信号。
拥有唯一装置ID的另一个优点是，如果这种关联存储在监视系统中，则监视系统能够识别与相应MD 6相关联的个人。监视系统可以存储针对相应个人的生物识别数据，例如，面部特征、高度、步态特征等。这种生物识别数据可以被用于改进监视系统的完整性。例如，图像处理模块11可以被配置成针对各个所检测个人从图像中提取生物识别数据(作为步骤202的一部分)。监视模块12可以被配置成将来自模块11的生物识别数据与由子模块8A授权的个人的所存储生物识别数据进行比较(作为步骤204的一部分)。如果存在不匹配，则该授权可以被撤销，并且认为MD 6未被授权。这样的过程可以防止非法使用被盗/丢失的MD6来欺骗监视系统。
MD 6发送信号以供BS 7接收的操作可以由MD 6上的操作系统控制，或者由安装在MD 6上的专用应用程序(“app”)控制。可以向MD 6的用户隐藏信号的传输。
MD 6与BS 7之间的通信可以根据蓝牙协议而不同。在蓝牙协议版本3或更低版本下，配对是必须的，以便为两个蓝牙使能装置之间的数据传递设立通信通道。为了启动配对，装置之一(主装置)将广播“查询消息”，该查询消息将由另一装置(从装置)拾取，该另一装置将发送包含其名称、其支持哪些配置文件、以及更多技术信息的响应消息。利用该信息，主装置继续完成配对以创建微微网。在配对之后，可以在配对装置之间更改主装置和从装置的角色。在蓝牙协议版本4(也称为蓝牙低功耗(BLE)或蓝牙智能)下，不必须进行配对来交换数据。而是，支持“广播模式”以允许蓝牙使能装置在广告信道中发送数据而不与另一蓝牙使能装置建立连接。互补模式是“观察者模式”，其允许蓝牙使能装置在广告信道上接收数据。在本发明的实施方式中，MD 6以广播模式适当地操作以发送装置ID，并且BS 7以观察者模式操作。BLE使得能够进行从MD 6到BS 7的更快数据传输。即使用户禁用蓝牙通信，也可以让BLE在MD 6上保持活动。
返回至图5，定位模块8还包括位置确定子模块8B，其基于MD 6和BS 7之间的信号传输来确定上述位置参数。子模块8B输出针对由子模块8A授权的各个MD 6的位置参数。优选地，子模块8B仅确定针对这些MD 6的位置参数。
在一个示例中，子模块8B确定或估计从BS 7到相应通信装置6的距离。可以基于蓝牙协议可用的信号参数来确定该距离，诸如接收信号强度指示符(RSSI)、链路质量(LQ)、发送功率电平(TPL)以及查询响应速率(IRR)，所有这些都在蓝牙版本3或更低版本中可用。在蓝牙版本4中，至少RRSI可用。还可以想到，子模块8B被配置成基于所发送和接收的信号，通过飞行时间(TOF)测量或抵达时间差(TDOA)测量来确定该距离。用于距离确定的所有这些技术是本领域所公知的，并且这里不再进一步描述。
在另一示例中，子模块8B确定MD6在该信号范围内的存在。基本上，这意味着子模块8B信号通知由子模块8A授权的所有MD 6的存在。
在另一示例中，子模块8B确定BS 7与相应MD 6之间的方向。该方向可以相对于BS7的参考轴给出。子模块8B可以通过用于确定到达角(AoA)的算法处理发送信号来确定方向，即，来自MD6的信号到达BS 7的入射角。AoA确定要求BS 7包含天线阵列。如在本领域中所已知的，AoA确定可以涉及测量天线阵列的各个元件之间的TDOA，并且根据这些延迟计算AoA。等同地，可以根据天线元件之间的所测量相位差来计算AoA。
应当明白，子模块8B可以生成位置参数来表示距离和方向两者。
尽管图5的描述已经针对蓝牙技术给出，但其同样适用于针对无线短程通信的其它技术，诸如Wi-Fi。
通过BS 7的巧妙放置和配置可以简化监视系统的设计和操作。例如，如果BS 7放置在摄像机2附近，则单个BS 7可能就足够了。例如，BS 7可以是附接至摄像机2外部的单元，或者是安装在摄像机2内部的组件(例如，芯片)。参照图6A至图6D给出几个示例，图6A至图6D是位于摄像机2的场景内的被授权个人5A的俯视图。图6A至图6D还例示了BS 7中的天线的辐射波瓣14。辐射波瓣14是去往和来自天线的信号传播区域。辐射波瓣14的边界可以被定义为具有辐射波瓣14的峰值有效辐射功率的一部分，通常为50％。
在图6A中，BS 7与摄像机2位于同一位置，并且具有定向天线，该定向天线具有锥形辐射波瓣14，锥形辐射波瓣基本上与摄像机2的视场4重叠(重合)。在该示例中，子模块8B生成位置参数以指示被授权MD 6(并由此指示被授权个人)的存在，或者定义到被授权MD 6的距离。针对这两个位置参数，监视模块12能够获得场景内的被授权个人数量的计数。距离d1还可以允许监视模块12识别图像内的被授权个人的位置，例如，通过分析由图像处理模块11检测到的个人的高度。
在图6B中，BS 7与摄像机2位于同一位置。尽管BS 7被示出为生成锥形辐射波瓣14(这意味着定向天线)，但BS 7可以另选地具有全向天线。在所示示例中，子模块8B生成位置参数，以相对于BS 7的已知参考轴RA定义BS 7与MD 6之间的方向α1。应当明白，监视模块12将方向α1映射到图像中的位置并因此估计图像中的被授权个人的位置是一项简单任务。假设监视模块12知道摄像机2的视场4，其能够忽略限定位于视场4之外的方向α1的位置参数。如果辐射波瓣14基本上与视场4重叠(重合)，则避免了主动忽略位置参数的附加复杂性。
图6C例示了一种变型例，其中，摄像机2处的BS 7(“第一BS”)由与摄像机2间隔开的第二BS 7辅助。第二BS 7生成锥形辐射波瓣14，该锥形辐射波瓣与第一BS 7的锥形辐射波瓣14的至少一部分重叠。第二BS 7还连接至定位模块8(图5)，该定位模块确定到各个被授权MD 6的两个距离d1、d2。这将提高监视模块12通过三角测量确定MD6在场景内的位置并由此确定被授权个人在图像中的位置的能力。可以安装一个或更多个附加BS 7以进一步提高三角测量的准确度。
图6D对应于图6C，但不同之处在于定位模块8(图5)确定到各个被授权MD 6的两个方向α1、α2。监视模块12通过三角测量处理方向α1、α2，以便以改进的准确度确定MD 6在场景内的位置。可以安装一个或更多个附加BS 7以进一步提高三角测量的准确度。
图7是单一装置15的侧视图，其组合摄像机2、BS 7(包括天线16)、定位模块8、图像处理模块11以及监视模块12。这种单一装置15易于安装并且可以被操作以自动检测未授权个人在由摄像机2监测的场景内的存在。可以将多个这样的装置15安装在建筑物中并连接至主控制器，该主控制器可以对来自装置15的数据进行操作以跟踪建筑物内的未授权个人。提供单一装置15便于根据需要来确保BS 7的辐射波瓣14与摄像机2的视场4重叠的任务。
在适用于本文所述的所有实施方式的一个变型例中，摄像机2是立体的，从而能够捕获场景的三维图像。这可以提高图像处理模块11检测图像中的个人的能力。而且，如果图像处理模块11被配置成确定从摄像机2到图像中的各个所检测个人的距离，那么当监视模块12确定未授权个人在图像中的位置时，该距离可以与定位模块8提供的距离相匹配。
可以想到的是，通过安装两个或更多个摄像机2监测房间100的同一部分来提高检测未授权个人的确定性，并且针对相应摄像机2联合分析所得到的未授权个人的检测。
作为进一步的变型例，子模块8B可以位于MD 6内，使得位置参数由MD 6基于在基站7与MD 6之间的信号传输被局部地确定，然后从MD 6被发送给基站7以供给监视模块12。子模块8A也可以位于MD 6内，但优选为固定基础设施的一部分并且位于定位模块8中。
此外可以想到的是，上述位置参数从任何种类的室外定位系统获得，包括诸如GPS(全球定位系统)、辅助GPS(A-GPS)、GLONASS等的卫星导航系统。

Claims (17)

1.一种监视系统，所述监视系统包括：
摄像机单元(2)，所述摄像机单元被配置成生成由被授权或未授权的个人(5)访问的场所(100)处的场景的数字图像，被授权个人(5A)具有被配置成发送被授权数据传输的相应通信装置(6)，
基站(7)，所述基站被配置成接收由位于所述场所(100)处的通信装置(6)生成的数据传输，所述数据传输包括所述被授权数据传输，
定位模块(8)，所述定位模块被配置成基于相应被授权数据传输，确定所述相应通信装置(6)相对于所述基站(7)的位置参数，
图像处理模块(11)，所述图像处理模块被配置成处理所述数字图像以检测所述数字图像中的一个或更多个个人(5)，以及
监视模块(12)，所述监视模块被配置成根据由所述图像处理模块(11)检测到的所述一个或更多个个人(5)和由所述定位模块(8)确定的所述位置参数或各个所述位置参数，检测一个或更多个未授权个人(5B)在所述数字图像中的存在，
其中，所述监视模块(12)还被配置成基于所述位置参数或各个所述位置参数，将在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人(5)区分为被授权个人(5A)和未授权个人(5B)。
2.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述监视模块(12)被配置成基于所述位置参数或各个所述位置参数，确定位于所述场景中的被授权个人(5A)的第一计数，确定在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人(5)的第二计数，并且比较所述第一计数与所述第二计数，以检测所述一个或更多个未授权个人(5B)在所述数字图像中的存在。
3.根据权利要求2所述的监视系统，其中，所述监视模块(12)被配置成，如果所述第二计数超过所述第一计数，则检测到一个或更多个未授权个人(5B)在所述数字图像中的存在。
4.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述位置参数或各个所述位置参数包括以下中的一个或更多个：在所述场景内从所述基站(7)到所述相应通信装置(6)的距离(d1、d2)以及从所述基站(7)到所述通信装置(6)的方向。
5.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述基站(7)被配置成仅接收由位于所述场景内的通信装置(6)生成的数据传输。
6.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述基站(7)位于所述摄像机单元(2)附近。
7.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述基站(7)包括定向天线(16)，所述定向天线配置有与所述摄像机单元(2)的视场(4)大致相等且交叠的辐射波瓣(14)。
8.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述定位模块(8)被配置成处理所述数据传输以识别所述被授权数据传输。
9.根据权利要求8所述的监视系统，其中，所述定位模块(8)被配置成通过从所述数据传输中提取与所述相应通信装置(6)唯一关联的装置标识符，并且比较所述装置标识符与参考标识符来识别所述被授权数据传输。
10.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述摄像机单元(2)、所述基站(7)、所述定位模块(8)以及所述图像处理模块(11)被组合成单一装置(15)。
11.根据权利要求10所述的监视系统，其中，所述监视模块(12)与所述单一装置(15)组合。
12.根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述监视模块(12)还被配置成当检测到一个或更多个未授权个人(5B)在所述数字图像中的存在时，执行监视动作。
13.一种用于基于摄像机的监视的计算机实现方法，所述计算机实现方法包括：
从摄像机单元(2)接收由被授权或未授权的个人访问的场所(100)处的场景的数字图像，被授权个人具有被配置成发送被授权数据传输的相应通信装置(6)，
由基站(7)接收由位于所述场所(100)处的通信装置(6)生成的数据传输，所述数据传输包括所述被授权数据传输，
基于相应被授权数据传输，确定所述相应通信装置(6)相对于所述基站(7)的位置参数，
处理所述数字图像以检测所述数字图像中的一个或更多个个人(5)，
根据在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人(5)和所述一个或更多个被授权个人(5A)的所述位置参数或各个所述位置参数，检测一个或更多个未授权个人(5B)在所述数字图像中的存在，以及
基于所述位置参数或各个所述位置参数，将在所述数字图像中检测到的所述一个或更多个个人(5)区分为被授权个人(5A)和未授权个人(5B)。
14.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行根据权利要求13所述的方法。
15.一种控制单元，所述控制单元被配置成执行根据权利要求13所述的方法，所述控制单元还包括：信号接口，所述信号接口用于接收来自所述摄像机单元(2)的所述数字图像和来自定位系统(3)的所述位置参数。
16.一种监视系统，所述监视系统包括：
摄像机单元(2)，所述摄像机单元被配置成生成由被授权或未授权的个人(5)访问的场所(100)处的场景的数字图像，
定位系统(3)，所述定位系统被配置成生成位于所述场所(100)处的一个或更多个被授权个人(5A)的位置参数，以及
根据权利要求15所述的控制单元。
17.根据权利要求16所述的监视系统，其中，所述定位系统(3)的至少一部分与所述摄像机单元(2)组合成单一装置(15)。
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