CN109903499A - 无线自组织网络的智能监控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线自组织网络的智能监控方法及装置，其中，无线自组织网络的智能监控方法，包括：获取监控区域的目标视频信号；检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域；当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号；根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级；获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号上传各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。通过本发明的技术方案，通信更加灵活，适用范围广，能够确保通信稳定性与可靠性。

Description

无线自组织网络的智能监控方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种无线自组织网络的智能监控方法和一种无线自组织网络的智能监控装置。

背景技术

近些年，随着嵌入式技术、计算机视觉技术与通信技术的不断发展，视频监控技术取得了长足的进步。美国ObjectVideo公司研发了Forensics系统，对监控场所中的偷盗、非法入侵行为进行报警。中国公安部联合工信部等多部委构建“天网”系统，采集交通要道、学校、宾馆、医院等公共场所的视频图像，利用通信网络将图像传输到指挥中心，从而实现对公共场所的监控。目前监控系统已经遍布各个公共场所，为日趋受到关注的公共安全问题提供了保障。

然而，对于油田、堤坝、军事禁区等特殊复杂的场景，由于其位置偏僻且环境艰苦，难以部署通信基础设施，很难通过集中式的通信网络将监控视频图像实时传输到指挥站，传统的集中式通信系统已无法满足需求，对此，目前还没有有效的解决方案。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的无线自组织网络的智能监控方案，通信更加灵活，适用范围广，能够确保通信稳定性与可靠性。

有鉴于此，本发明提出了一种新的无线自组织网络的智能监控方法，包括：获取监控区域的目标视频信号；检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域；当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号；根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级；获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号上传各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。

在该技术方案中，通过检测获取到的目标视频信号，在确定有目标入侵监控区域，生成视频码流以及告警信号来上传，可以节约带宽资源，降低数据在空口传输过程中的碰撞概率，另外根据入侵的目标危险程度，确定视频码流的优先等级，并获取最佳组网路由方式，以基于最佳组网路由方式将视频码流和告警信号上传各个节点，以及基于各个节点的转发，直至上传至指挥站，其中，确定视频码流的优先级，当网络发生拥塞时，优先保障高优先级业务的传输，提高了通信的稳定性与可靠性，支持多节点传输，极大延长了通信距离，通信更加灵活，适用范围广。

在上述技术方案中，优选地，所述获取监控区域的目标视频信号的步骤，具体包括：获取监控区域的模拟视频信号；将获取到的模拟视频信号转换成数字视频信号，并将所述数字视频信号作为所述目标视频信号。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域的步骤，具体包括：对所述目标视频信号进行分析，以得到视频画面中目标的位置；以矩形框的形式标记所述目标；计算所述目标对应的矩形框与所述视频画面之间的重合面积；检测得到的所述重合面积是否大于等于阈值；若所述重合面积大于等于阈值，则确定有目标入侵所述监控区域；若所述重合面积小于阈值，则确定无目标入侵所述监控区域。

根据本发明的第二方面，提出了一种无线自组织网络的智能监控装置，包括：获取模块，用于获取监控区域的目标视频信号；检测模块，用于检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域；第一处理模块，用于当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号；确定模块，用于根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级；第二处理模块，用于获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号上传至各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。

在该技术方案中，通过检测获取到的目标视频信号，在确定有目标入侵监控区域，生成视频码流以及告警信号来上传，可以节约带宽资源，降低数据在空口传输过程中的碰撞概率，另外根据入侵的目标危险程度，确定视频码流的优先等级，并获取最佳组网路由方式，以基于最佳组网路由方式将视频码流和告警信号上传各个节点，以及基于各个节点的转发，直至上传至指挥站，其中，确定视频码流的优先级，当网络发生拥塞时，优先保障高优先级业务的传输，提高了通信的稳定性与可靠性，支持多节点传输，极大延长了通信距离，通信更加灵活，适用范围广。

在上述技术方案中，优选地，所述获取模块，具体用于：获取监控区域的模拟视频信号；将获取到的模拟视频信号转换成数字视频信号，并将所述数字视频信号作为所述目标视频信号。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述检测模块具体用于：对所述目标视频信号进行分析，以得到视频画面中目标的位置；以矩形框的形式标记所述目标；计算所述目标对应的矩形框与所述视频画面之间的重合面积；检测得到的所述重合面积是否大于等于阈值；若所述重合面积大于等于阈值，则确定有目标入侵所述监控区域；若所述重合面积小于阈值，则确定无目标入侵所述监控区域。

通过以上技术方案，通信更加灵活，适用范围广，能够确保通信稳定性与可靠性。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的无线自组织网络的智能监控方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的无线自组织网络的智能监控装置的示意框图；

图3示出了根据本发明的另一个实施例的无线自组织网络的智能监控装置的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的无线自组织网络的智能监控方法的示意流程图。

如图1所示，根据本发明的实施例的无线自组织网络的智能监控方法，包括：

步骤S102，获取监控区域的目标视频信号。

步骤S104，检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域。

步骤S106，当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号。

步骤S108，根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级。

步骤S110，获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号上传各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。

通过检测获取到的目标视频信号，在确定有目标入侵监控区域，生成视频码流以及告警信号来上传，可以节约带宽资源，降低数据在空口传输过程中的碰撞概率，另外根据入侵的目标危险程度，确定视频码流的优先等级，并获取最佳组网路由方式，以基于最佳组网路由方式将视频码流和告警信号上传各个节点，以及基于各个节点的转发，直至上传至指挥站，其中，确定视频码流的优先级，当网络发生拥塞时，优先保障高优先级业务的传输，提高了通信的稳定性与可靠性，支持多节点传输，极大延长了通信距离，通信更加灵活，适用范围广。

进一步地，所述获取监控区域的目标视频信号的步骤，具体包括：获取监控区域的模拟视频信号；将获取到的模拟视频信号转换成数字视频信号，并将所述数字视频信号作为所述目标视频信号。

进一步地，所述检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域的步骤，具体包括：对所述目标视频信号进行分析，以得到视频画面中目标的位置；以矩形框的形式标记所述目标；计算所述目标对应的矩形框与所述视频画面之间的重合面积；检测得到的所述重合面积是否大于等于阈值；若所述重合面积大于等于阈值，则确定有目标入侵所述监控区域；若所述重合面积小于阈值，则确定无目标入侵所述监控区域。

图2示出了根据本发明的一个实施例的无线自组织网络的智能监控装置的示意框图。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的无线自组织网络的智能监控装置200，包括：获取模块202、检测模块204、第一处理模块206、确定模块208和第二处理模块210。

其中，获取模块202用于获取监控区域的目标视频信号；检测模块204用于检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域；第一处理模块206用于当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号；确定模块208用于根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级；第二处理模块210用于获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号上传至各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。

进一步地，所述获取模块202具体用于：获取监控区域的模拟视频信号；将获取到的模拟视频信号转换成数字视频信号，并将所述数字视频信号作为所述目标视频信号。

进一步地，所述检测模块204具体用于：对所述目标视频信号进行分析，以得到视频画面中目标的位置；以矩形框的形式标记所述目标；计算所述目标对应的矩形框与所述视频画面之间的重合面积；检测得到的所述重合面积是否大于等于阈值；若所述重合面积大于等于阈值，则确定有目标入侵所述监控区域；若所述重合面积小于阈值，则确定无目标入侵所述监控区域。

以下结合图3对本发明的技术方案做进一步说明：

本实施例中无线自组织网络的智能监控装置包括视频采集编码模块、目标检测模块、组网与路由模块、业务传输模块、数据处理模块、接入控制模块及数据传输模块。其中，视频采集编码模块功能类同于图2中获取模块202及第一处理模块206的结合，目标检测模块的功能类同于图2中检测模块204，业务传输模块功能类同于图2中确定模块208，组网与路由模块、数据处理模块、接入控制模块及数据传输模块综合的功能类同图2中第二处理模块210。

具体地，视频采集编码模块，基于嵌入式平台，用于实现实时视频采集与编码；

目标检测模块，用于负责检测监控场景中的入侵目标，若检测到，则通知视频采集编码模块传输视频码流并发送告警消息；若检测不到，则将监控视频帧丢弃，从而节约通信带宽资源；

组网与路由模块，用于选择合适的路由路径，使得源节点应用层下发的数据，能够通过各节点的转发，到达目的节点；

业务传输模块，用于将监控应用的视频流数据与告警消息进行封装，然后在节点间传输；

数据处理模块，用于对上下层的接口进行匹配， 完成分段与重组的工作，并支持可靠性传输；

接入控制模块，支持多优先级的业务，用于实现了信道的低时延接入，并对网络拥塞进行控制；

数据传输模块，采用跳频通信技术，用于实现控制信令、视频流数据与告警消息的无线传输。

各个模块的处理过程以及之间的交互，具体包括：

步骤一、视频采集编码模块的模拟摄像头将画面拍摄记录后获得模拟视频信号，模拟视频信号经视频采集芯片TVP5146进行模数转换后转换为YUV420格式的数字视频信号（也即目标视频信号），实现720P、25fps的视频采集；

步骤二、视频采集完成后，将数字视频信号传输至目标检测模块，目标检测模块在监控画面中划分监控区域，并将反馈信息传输回视频采集编码模块；

其中，目标检测模块实现目标检测的方式为：运行目标检测算法（具体为改进的Yolov2目标检测算法），实时检测到监控画面中的目标，检测出画面中目标的位置，以矩形框的形式将目标标记出来，目标检测模块检测到目标后，计算目标矩形框与监控区域的重合面积，若大于阈值，则认为存在目标入侵，否则认为不存在；

步骤三、视频采集编码模块识别反馈信息，若不存在入侵目标，则重复步骤一与步骤二，若存在入侵目标，则将包含入侵目标的数字视频信号通过嵌入式ARM处理器与HDVICP协处理器进行视频编码，产生H.264编码格式的视频码流，并且产生告警信号；

步骤四、业务传输模块接收到视频采集编码模块传递的视频码流与告警信号，根据入侵目标的危险程度，分配视频码流传输的优先级，对于对于告警消息，要求尽快传输到指挥站，因此采用最高优先级，并使用低时延模式传输；

步骤五、当监控节点需要发送监控画面以及告警消息时，查阅本机维护的路由表，即可得到中继节点的地址和最佳的组网路由方式，将该方式传递至数据传输模块；

其中，本机路由表通过以下方式产生：开机后，每个节点周期性地向通信距离为一跳的邻居节点以广播的方式发送本地路由表，同时接收来自其他节点的广播消息，根据序列号大小，按照路径最优原则，对自己的路由表进行更新；

步骤六、业务传输模块将视频码流与告警信号传递至数据处理模块，后者解析来自网络层数据包的头部信息，将数据进行分段、组帧，然后将分段重组后的数据传输至数据传输模块；

其中，数据处理模块从告警信号的头部信息中解析目的地址，从而选择合适的跳频参数，按照视频码流头信息的指示解析传输模式，选择非可靠传输模式或可靠传输模式等进行处理；

步骤七、接入控制模块根据业务传输模块传递来的优先级排序信息，基于统计优先级的多址接入技术设置多个优先级队列，利用信道的负载统计信息对不同优先级队列中的数据进行接入控制，将传输控制指令传输至数据传输模块；

步骤八、数据传输模块根据接入控制模块的传输控制指令，依据组网与路由模块选择的最近路由传输路径，将数据处理模块分段重组后的数据传输至下一节点，直至传输至指挥站，完成一次监控报警。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

1.无线自组织网络具有易于部署、组网灵活的特点，支持多跳中继，极大延长了通信距离，本申请中的装置尤其适合部署在油田、堤坝、军事禁区等难以架设通信基础设施的地点；

2.具备目标检测的功能，通过检测监控画面中的入侵目标，对视频数据进行过滤，即检测到入侵行为后，才将监控画面以及告警消息传输到指挥站，可以节约带宽资源，减少数据在空口传输的碰撞概率；

3.对不同的业务设置了不同优先级，当网络发生拥塞时，优先保障高优先级业务的传输，系统稳定性与可靠性高；

4.可根据具体场景设置不同的安装数量、通信方式及编码码率，具备高适用性及可升级能力。

5.目标检测模块采用改进的 Yolov2目标检测算法，通过改进目标候选框的聚类算法，提升聚类性能，通过改进网络结构，使用通道对应卷积运算代替标准的卷积运算，对网络参数进行压缩，提升检测速度，满足监控系统的实时性要求。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案提出了一种新的无线自组织网络的智能监控方案，通信更加灵活，适用范围广，能够确保通信稳定性与可靠性。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种无线自组织网络的智能监控方法，其特征在于，包括：

获取监控区域的目标视频信号；

检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域；

当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号；

根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级；

获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。

2.根据权利要求1所述的无线自组织网络的智能监控方法，其特征在于，所述获取监控区域的目标视频信号的步骤，具体包括：

获取监控区域的模拟视频信号；

将获取到的模拟视频信号转换成数字视频信号，并将所述数字视频信号作为所述目标视频信号。

3.根据权利要求2所述的无线自组织网络的智能监控方法，其特征在于，所述检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域的步骤，具体包括：

对所述目标视频信号进行分析，以得到视频画面中目标的位置；

以矩形框的形式标记所述目标；

计算所述目标对应的矩形框与所述视频画面之间的重合面积；

检测得到的所述重合面积是否大于等于阈值；

若所述重合面积大于等于阈值，则确定有目标入侵所述监控区域；

若所述重合面积小于阈值，则确定无目标入侵所述监控区域。

4.一种无线自组织网络的智能监控装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取监控区域的目标视频信号；

检测模块，用于检测所述目标视频信号，以确定是否有目标入侵所述监控区域；

第一处理模块，用于当确定有目标入侵所述监控区域时，生成视频码流以及告警信号；

确定模块，用于根据入侵的目标危险程度，确定所述视频码流的优先等级；

第二处理模块，用于获取最佳组网路由方式，基于所述最佳组网路由方式将所述视频码流和所述告警信号上传各个节点，以及基于所述各个节点的转发，直至上传至指挥站。

5.根据权利要求4所述的无线自组织网络的智能监控装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：

获取监控区域的模拟视频信号；

将获取到的模拟视频信号转换成数字视频信号，并将所述数字视频信号作为所述目标视频信号。

6.根据权利要求5所述的无线自组织网络的智能监控装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：

对所述目标视频信号进行分析，以得到视频画面中目标的位置；

以矩形框的形式标记所述目标；

计算所述目标对应的矩形框与所述视频画面之间的重合面积；

检测得到的所述重合面积是否大于等于阈值；

若所述重合面积大于等于阈值，则确定有目标入侵所述监控区域；

若所述重合面积小于阈值，则确定无目标入侵所述监控区域。