CN111564224A - 一种具有健康监测的智能监控系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有健康监测的智能监控系统及其实现方法，其中实现方法包括以下步骤：A、采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下的红外热成像图像和可见光图像；B、对采集到的红外热成像图像和可见光图像进行分析，分别获取人体体征数据，并进行人脸识别；所述体征数据包括人体体温数据、呼吸频率数据和心率数据；C、若人体的体征数据同时达到或超过对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，则将当前个人判定为潜在患病者，发出预警，提示现场人工干预处理。本发明所述的智能监控系统，相比单一的体温监测系统，监测结果更加准确。同时智能监控和分析系统与现有的门禁通道管理系统相连，能够有效降低传染病的输入和输出风险。
Description
技术领域
本发明涉及安防技术领域，特别涉及一种具有健康监测的智能监控系统及其实现方法。
背景技术
传统的监控分析系统已经具备初步智能化水平。目前广泛应用于各类敏感机构、重要场所、运输站场、交通管制违章监控、仓储等场合，是现今安全防范领域最重要的方向。目前的智能化监控分析系统，可以通过智能化分析软件，自动分析监控画面中出现的各类异常行为：如越界、逆向通行、跨越围栏、人车混行、恶意破坏、斗殴伤害、追逐打架等等，其智能化自动运作和预警程度达到了实用化水准，而且还在不断的进步中。
人类社会正面临新的挑战和考验。由于巨大的方向性防范疏漏，令社会损失惨重。仅过去20年，就有多次重大传染性疫病的流行。2003年的非典，2014年至2019年间造成约15000人死亡的埃博拉病毒危机，2019年美国死亡数万人的大流感，以及2020年初开始暴发的新型冠状病毒疫情等，这些疫病的杀伤力带来生命财产损失，和直接间接社会经济损失，已经远远超过传统的监控及分析系统所防范对象和目标们造成的后果。但是，现有的智能化监控分析系统在监控对像上，尤其是针对个人身体健康状况的监测上还未有突破。如再遇重大传染疫病发生，无法判断个人是否属于发热人群或传染病患者，仍很难避免方向性防范疏漏问题再次发生，使个人、社会再次付出沉重的代价。同时，现有的针对个人身体状况的监测往往只通过监测人体的体温来实现，能够检测出约60％-70％的流感类传染病患者，检测结果的准确性仍有待提高。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有健康监测的智能监控系统及其实现方法，旨在解决现有的智能化监控系统在监控对像上，尤其是针对个人身体健康状况的监测上还未有突破的问题；并进一步使针对个人身体状况的监测不只限于通过监测人体体温的方式来实现。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种具有健康监测的智能监控实现方法，包括以下步骤：
A、采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下的红外热成像图像和可见光图像；
B、对采集到的红外热成像图像和可见光图像进行分析，分别获取人体体征数据，并进行人脸识别；所述体征数据包括人体体温数据、呼吸频率数据和心率数据；
C、若人体的体征数据同时达到或超过对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，则将当前个人判定为潜在患病者，发出预警，提示现场人工干预处理。
所述的具有健康监测的智能监控实现方法中，还包括步骤：D、将人脸识别结果与个人身份信息数据库中的个人身份信息进行比对，获取当前个人的身份信息，并对获取到的人体体征数据进行判断；所述步骤D发生在所述步骤B之后，并在预警发生后根据当前个人的身份信息持续进行追踪。
所述的具有健康监测的智能监控实现方法中，所述步骤B还包括：
B1、通过对红外热成像图像中人脸皮肤的温度数据的采集，判断其最高温度值以获取人体体温数据。
所述的具有健康监测的智能监控实现方法中，所述步骤B还包括：
B2、通过监测红外热成像图像中人鼻子和鼻腔部位的温度变化及其变化频率，计算获取人体呼吸频率数据。
所述的具有健康监测的智能监控实现方法中，所述步骤B还包括：
B3、通过对可见光图像中人体面部皮肤颜色的变化进行逐帧分析，获得人体面部皮肤颜色的变化及其变化频率，计算获取人体的心率数据。
所述的具有健康监测的智能监控实现方法中，所述步骤D还包括：
D1、通过可见光摄像头获取的人脸图像经人脸识别软件，识别获得个人身份信息，将获取到的个人身份信息反馈到门禁通道管理系统中。
所述的具有健康监测的智能监控实现方法中，所述步骤D还包括发生在步骤D1之后的D2、若人体的体征数据未达到对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，根据当前个人的身份信息与所述门禁通道管理系统中的相应权限设置，决定是否对当前个人放行。
本发明还提供了一种具有健康监测的智能监控系统，包括以下模块：
图像采集模块，所述图像采集模块为红外热成像相机以和可见光摄像机，其分别用于采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下的红外热成像图像和可见光图像；
图像分析模块，其用于对采集到的红外热成像图像和可见光图像进行分析，获取人体体征数据，并进行人脸识别；
身份识别模块，其根据人脸识别的结果获取个人身份信息；
数据处理模块，其通过程序算法对图像分析模块获取的体征数据进行判断；
预警模块，其用于当数据处理模块判断出当前个人为潜在患病者时，执行预警操作。
所述的具有健康监测的智能监控系统，还包括云端管理平台，其存有个人身份信息以及体征数据并连接有信息跟进终端；所述信息跟进终端用于将被追踪的潜在患病者的定期体征数据以及个人身份信息上传于云端管理平台。
进一步地，所述的具有健康监测的智能监控系统还连接有门禁通道管理系统。
有益效果
与现有的智能监控系统及其使用方法相比，本发明提供的具有健康监测的智能监控系统，增加了面向个人身体健康状况的监测、识别和判断功能。使用时通过红外热成像相机和可见光摄像机监测人体体温、呼吸频率和心率来获取人体体温、呼吸频率和心率三大体征数据，同时基于体征数据并借助逻辑回归算法判断个人是否为潜在患病者，及时预警处理，相比单一的体温监测系统，监测结果更加准确。并进一步地通过人脸识别准确获取个人身份信息，便于与门禁机通道管理系统直接配套使用。此外，借助云端管理平台，持续对潜在患病者及其密切接触者进行追踪，全面掌控可能的传染病疫情的传播范围、烈度。智能监控系统与现有的门禁通道管理系统相连，能够有效降低传染病的输入和输出风险。
附图说明
图1为本发明所述的具有健康监测的智能监控系统的实现方法的流程图一。
图2为本发明所述的具有健康监测的智能监控系统的实现方法的流程图二。
图3为本发明所述的具有健康监测的智能监控系统的结构框图。
具体实施方式
本发明提供了一种具有健康监测的智能监控系统及其实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1和图2提供了本发明具有健康监测的智能监控系统的实现方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤A；利用应用于机场、火车站、银行等公共场所原有监控系统的可见光摄像机以及红外热成像机，采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下人体的红外热成像图像和可见光图像。
其中，红外热成像相机与可见光摄像机采图速度，图像分辨率和镜头焦距均可根据使用需求进行调整，且两相机的上述基础参数条件需保持一致。
步骤B：对采集到的人体红外热成像图像和可见光图像进行分析，分别获取人体体征数据，并根据可见光图像进行人脸识别或虹膜识别；所述体征数据包括人体体温数据、呼吸频率数据和/或心率数据；
其中，步骤B还包括获取人体体温数据、呼吸频率数据以及心率数据的步骤B1、步骤B2以及步骤B3，具体如下所述：可通过红外热成像图像中人脸皮肤的温度数据的采集，并通过程序进行判断所述红外热成像图像中的最高温度值，以直接获取人体的体温数据(步骤B1)；此外，由于人吸气时人鼻子和鼻腔部位的温度会较呼气时的温度低，因此通过监测红外热成像图像中人鼻子和鼻腔部位的温度变化及其变化频率，计算获取人体呼吸频率数据(步骤B2)；并进一步地，由于人体心脏在进行跳动时，人体的面部皮肤颜色会有细微变化，因此，通过调整可见光摄像机采图速度，图像分辨率和镜头焦距，使可见光图像达到预定的清晰度时，并通过对可见光图像中人体面部皮肤颜色的变化进行逐帧分析，获得人体面部皮肤颜色的变化及其变化频率，计算获取人体的心率数据(步骤B3)。
由于人体的呼吸频率和心率数据的获取需要人体完整的呼吸和心跳过程才能得到，因此，红外热成像相机与可见光摄像机针对单一个人的采图时间不能过短，相反地，采图时间越长获取的体征数据越准确。
为实现本发明所需要的最终参数数据，在时间较短的情况下，例如在公众场所的走道中，需要根据行人在走道中的时间进行推算，例如将呼吸次数量或心跳次数除以在走道中的时间(也就是在摄像头可识别的程度下的时间)，由此获得呼吸频率或心率。
在更佳的实施例中，可以设置人流量的行程参数，例如停留必要的时间如10秒以上再离开，或者，将摄像头设置在人员停留的位置，如海关闸口位置的证件自动校验机器上。在另外的实施例中，还可以设置分布的多组摄像头，并分别进行数据上传后在上位设备进行处理，这样在同一行人经过的通道上，可以设置足够多组摄像头以获取足够充分的获取时间，以增加数据处理的准确性。
步骤C：若人体的体征数据同时达到或超过对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，则将当前个人判定为潜在患病者，发出预警，提示管控人员现场人工干预处理，及时将当前个人以及与其密切接触之人进行医学观察。
获取人体体温、呼吸频率及心率数据后，根据逻辑回归算法和预先设定的计算阈值，可以判定是否属于潜在患病者，比如，使用如下的回归方程(仅举例，相关回归系数及计算结果是可以根据现场采集条件以及传染病疫情的情况随时修正和设定)：
Z(X1,X2,X3)＝-201.11+0.51X1+0.33X2+5.66X3
其中，Z为用于与所述预设阈值进行比较的回归计算结果，X1、X2、X3分别代表获取的呼吸频率、心率以及体温数据。当获取到的个人呼吸频率、心率以及体温数据经过回归方程计算后，得到的Z值小于零时，则当前个人的身体正常，而Z值等于或大于零时，需要与预设阈值进行比较，用于判定是否存在潜在的患病者。其中预设阈值根据警戒监控状态、传染病疫情的爆发情况等进行设定。
较佳实施例中，上述实现方法还包括步骤D:在获取人体体征数据的同时，将人脸识别结果与个人身份信息数据库中的个人身份信息进行比对，获取当前个人的身份信息，并对获取到的人体体征数据进行判断。所述步骤D发生在所述步骤B之后，并在预警发生后根据当前个人的身份信息以及相关密切接触者的身份信息持续进行追踪，若后续诊断结果判定当前个人为身体健康者或非病毒携带者，则及时对当前个人和相关密切接触者解除医学观察。
其中，个人身份信息数据库可根据智能监控和分析系统使用场合预先设置于对应的门禁通道管理系统上，如智能监控和分析系统用于城市小区时，可将个人信息数据库设置于小区的门禁通道管理系统中，且个人信息数据库预先录入小区住户的所有信息；而智能监控和分析系统用于机场，火车站等公共交通场所时，个人身份数据库可与公安系统的身份数据库进行互访，便于管控。
根据管控的需要，在某些相对封闭的区域，例如学校，厂矿，企业等，可以预先录入相关人的个人身份数据库，以便系统进行比对判断。
较佳地，所述步骤D还包括步骤D1、通过可见光摄像头获取的人脸图像经人脸识别软件，将获取到的个人身份信息反馈到门禁通道管理系统中并与门禁通道管理系统中的个人身份信息数据库中的个人身份信息进行比对。所述步骤D还包括发生在步骤D1之后的D2，即当人体的体征数据未同时达到对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，根据当前个人的身份信息与所述门禁通道管理系统中的相应权限设置，决定是否对当前个人放行。如当前个人的身份信息与所述门禁通道管理系统中的个人身份信息数据库中的个人身份信息相匹配，则对当前个人放行。因此既可便于对相关场所进出者进行管理，同时降低了有关场所的传染病防范等级。
上述实现方法将红外热成像技术和可见光成像技术进行结合，通过红外热成像相机和可见光摄像机监测人体体温、呼吸频率和心率从而获取体征数据和个人身份信息，并基于人体的体征数据分析判断个人是否为潜在患病者，能够及时做到预警，且可降低传染病的输入和输出风险。
如图3所示，本发明提供了一种具有健康监测的智能监控系统，通过该系统能够更好的实现上述效果，其包括以下模块：
图像采集模块1，所述图像采集模块为红外热成像相机以和可见光摄像机，其分别用于采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下的红外热成像图像和可见光图像；
图像分析模块2，其用于对采集到的红外热成像图像和可见光图像进行分析，获取人体体征数据，并进行人脸识别；
身份识别模块3，其根据人脸识别的结果获取个人身份信息；
数据处理模块4，对图像分析模块获取的体征数据，采用逻辑回归算法对体征结果进行判断，判定是否属于潜在患病者；
预警模块5，其用于当数据处理模块判断出当前个人为潜在患病者时，执行预警操作。
更进一步地，所述的具有健康监测的智能监控系统还包括云端管理平台6，其存有个人身份信息以及体征数据并连接有信息跟进终端7；其中，信息跟进终端7可为移动电话终端、电脑等并可通过有线通信模块或无线通信模块与云端管理平台6通信连接。所述信息跟进终端7用于将被追踪的潜在患病者以及其密切接触者的每日体征数据以及个人身份信息上传于云端管理平台6，以便通过云端管理平台6全面获取者他们的身体情况，尤其是在传染病高发期间，可以全面掌控可能的传染病疫情的传播范围和烈度。
更进一步地，所述的具有健康监测的智能监控系统还连接有门禁通道管理系统8，可构建全新的安防监控和门禁通道管理系统，并可将其用于城市小区，出入境关口，机场车站，大型集会和活动现场，重要会议签到等场景中，可以极大的预防和预警潜在的传染病输入和输出风险，提升国家安全和社会公共安全水平。
综上所述，本发明提供了一种具有健康监测的智能监控系统及其实现方法；相比传统的智能监控系统，增加了面向个人身体健康状况的监测、识别和判断功能。通过红外热成像相机和可见光摄像机监测人体体温、呼吸频率和心率来获取人体体温、呼吸频率和心率三大体征数据，同时基于体征数据并借助逻辑回归算法判断个人是否为潜在患病者，及时预警处理，相比单一的体温监测系统，监测结果更加准确。并进一步地通过人脸识别准确获取个人身份信息，便于与门禁机通道管理系统直接配套使用。此外，借助云端管理平台，持续对潜在患病者及其密切接触者进行追踪，全面掌控可能的传染病疫情的传播范围、烈度。智能监控系统与现有的门禁通道管理系统相连，能够有效降低传染病的输入和输出风险。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有的这些替换或改变都应属于本发明所附的权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下的红外热成像图像和可见光图像；
B、对采集到的红外热成像图像和可见光图像进行分析，分别获取人体体征数据，并进行人脸识别；所述体征数据包括人体体温数据、呼吸频率数据和/或心率数据；
C、若人体的体征数据同时达到或超过对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，则将当前个人判定为潜在患病者，发出预警，提示现场人工干预处理。
2.根据权利要求1所述的具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，还包括步骤：D、将人脸识别结果与个人身份信息数据库中的个人身份信息进行比对，获取当前个人的身份信息，并对获取到的人体体征数据进行判断；所述步骤D发生在所述步骤B之后，并在预警发生后根据当前个人的身份信息持续进行追踪。
3.根据权利要求2所述的具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B1、通过对红外热成像图像中人脸皮肤的温度数据的采集，判断其最高温度值以获取人体体温数据。
4.根据权利要求2所述的具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B2、通过监测红外热成像图像中人鼻子和鼻腔部位的温度变化及其变化频率，计算获取人体呼吸频率数据。
5.根据权利要求2所述的具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B3、通过对可见光图像中人体面部皮肤颜色的变化进行逐帧分析，获得人体面部皮肤颜色的变化及其变化频率，计算获取人体的心率数据。
6.根据权利要求2所述的具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，所述步骤D还包括：
D1、通过可见光摄像头获取的人脸图像经人脸识别软件，识别获得个人身份信息，将获取到的个人身份信息反馈到门禁通道管理系统中。
7.根据权利要求6所述的具有健康监测的智能监控实现方法，其特征在于，所述步骤D还包括发生在步骤D1之后的D2、若人体的体征数据未达到对应的用以判定潜在患病者的预设阈值时，根据当前个人的身份信息与所述门禁通道管理系统中的相应权限设置，决定是否对当前个人放行。
8.一种具有健康监测的智能监控系统，其特征在于，包括以下模块：
图像采集模块，所述图像采集模块为红外热成像相机以和可见光摄像机，其分别用于采集红外热成像相机以及可见光摄像机监控视野下的红外热成像图像和可见光图像；
图像分析模块，其用于对采集到的红外热成像图像和可见光图像进行分析，获取人体体征数据，并进行人脸识别；
身份识别模块，其根据人脸识别的结果获取个人身份信息；
数据处理模块，其通过程序算法对图像分析模块获取的体征数据进行判断；
预警模块，其用于当数据处理模块判断出当前个人为潜在患病者时，执行预警操作。
9.根据权利要求8所述的具有健康监测的智能监控系统，其特征在于，还包括云端管理平台，其存有个人身份信息以及体征数据并连接有信息跟进终端；所述信息跟进终端用于将被追踪的潜在患病者的定期体征数据以及个人身份信息上传于云端管理平台。
10.根据权利要求8所述的具有健康监测的智能监控系统，其特征在于，其连接有门禁通道管理系统。
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