CN1391405A - 无线图像报警装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种无线图像报警装置和方法，包括输入设备、中央处理模块、图像采集模块、输出设备、无线模块、外接端口、电源模块。它实现了全国范围内对移动目标和固定目标的图像监控，通过图像识别方法，一旦有异常情况则自动报警，不仅可以提供短消息报警，还可以自动将异常情况的图像实时传送到指定的监控中心，另外监控中心也可以拨号到本装置，主动地查看现场情况。即使犯罪分子事后破坏现场，但由于案发现场图像已传送到监控中心，为公安机关破案提供了有力的线索。

Description

无线图像报警装置和方法

本发明涉及一种图像采集与传输装置和方法，尤其是能自动图像报警和无线传输的装置和方法。

现有图像监控系统包括两类：模拟电视监控和数字监控系统。这两类监控系统都是针对固定目标进行监控。模拟监控系统由摄像头、红外探头传感器、录像机、电视机组成，摄像头和红外探头传感器安装在各个监控点，录像机和电视机安装在监控机房内。摄像头的视频信号经过视频线传输到监控机房，然后在电视机上监视，由录像机进行录像。红外探头传感器用于判断是否有人闯入，其信号也由电缆传输到监控机房。模拟电视监控系统由于不能进行远距离传输，并且只能利用录像机暂停键查看历史画面等固有缺点，已逐渐被淘汰。

数字监控系统由摄像头、红外探头传感器、图像卡和计算机组成，摄像头和红外探头传感器安装在各个监控点，图像卡和计算机安装在监控机房内。它与模拟电视监控系统的区别在于，使用图像卡进行图像信号的采集，数字化之后存储在计算机硬盘上，通过软件实现对历史画面的查看。在监控状态时，通过红外探头等传感器来判断是否有人闯入，以及其它异常情况的发生。并且可以通过有线网络，诸如PSTN(公用电话交换网)、ISDN(综合业务数字网)、DDN(数字数据网)、PSPDN(公用分组交换网)或微波将图像传送到远端。

数字监控系统主要有以下四个缺点：

一、由于采用图像卡和计算机方式，体积庞大，只能安装在监控机房，安装在汽车等移动目标不合适。

二、由于传输网络使用的是有线网络，无法应用于移动目标。

三、由于摄像头、红外探头传感器均需通过电缆连接到监控机房，施工复杂。特别是，在原有监控系统基础上新增或更改原有监控点，均需重新布线，不仅施工负责，而且影响美观。

四、使用红外报警，容易产生误报和漏报。如果红外探头的灵敏度调的较高，容易发生误报；调的较低，又可能发生漏报。

00232856.9号“汽车无线图象防盗装置”实用新型公开了一种无线方式传输图像的方案。该方案使用小型的发射器和接收器，主要有两个缺点：

一、传输距离短。由于安装在汽车上的发射器功率有限，因此和接收器相隔距离不能过长，否则接收器无法接收到信号。

二、也使用传感器作为报警触发。

本发明要解决的技术问题是为了克服了现有技术中的无法实现对移动目标进行图像监控，以及对固定目标监控需要布线的缺点，提出了一种无线图像报警装置，该装置实现在全国范围内对移动目标和固定目标的图像监控，不仅体积小，安装方便，而且采用无线传输图像，无需自动布线，并且能依据图像变化进行自动报警。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明提供一种无线图像报警装置，包括七个部分：输入设备、中央处理模块、图像采集模块、输出设备、无线模块、外接端口、电源模块。

输入设备，包括摄像头、时钟电路和各类按钮。摄像头实现对景物图像的摄取，与图像采集模块相连。时钟电路提供微处理器时钟和图像采集时钟，同时与中央处理模块和图像采集模块相连。各类按钮包括报警启动按钮、灵敏度调节按钮、报警图像自动传输按钮、求救按钮、报警电话设置按钮、声光报警启动按钮、图像格式选择按钮、报警语音选择按钮，与中央处理模块相连。

中央处理模块，是报警装置的控制中枢，同时与其它六个部分相连。它包括微处理器、存储器、控制模块、复位电路。微处理器通过控制模块与图像采集模块相连，实现对图像的采集、压缩、存储以及传输。存储器用于存储微处理器的程序代码、程序数据和图像数据，同时与微处理器和图像采集模块相连。控制模块同时与输入设备、图像采集模块、输出设备相连，执行微处理器相关指令。复位电路实现当系统软件崩溃后自动对微处理器复位。

图像采集模块，实现对图像信号的放大、模数变换(A/D)、采集、存储，包括视频放大电路、模数变换电路、同步分离电路。它与中央处理模块相连，在中央处理模块的微处理器指令控制下开始采集图像，中央处理模块的控制模块提供图像采集所需的时序信号，所采集的图像数据存储到中央处理模块的存储器中。

输出设备，包括液晶屏、喇叭、警示灯、状态指示灯，与中央处理模块相连。液晶屏用于显示当前时间、接收到的短消息、以及配置信息。喇叭和警示灯实现声光报警。状态指示灯用于显示装置当前的运行状态，包括正常状态、故障状态。

无线模块，与中央处理模块的微处理器串口相连，在微处理器的控制下，可以发送/接收短消息，也可以拨号建立数据呼叫。实现报警信息以短消息方式发送，以及将图像传输到远端。

外接端口，实现与外接设备的接口，包括串口和以太网口，与中央处理模块相连。通过串口和以太网口都可以实现与计算机的连接，计算机可通过串口或以太网口实现对装置的在线诊断测试、微处理器软件的在线升级。

电源模块，给装置提供各类电源，同时与其它六个部分相连。

本发明的无线图像报警装置的运行过程是：

1.装置上电，使用输入设备的报警电话设置按钮设置报警电话号码，使用输入设备的灵敏度调节按钮设置报警灵敏度，使用输入设备的报警图像自动传输按钮设置是否自动传输报警图像，使用输入设备的声光报警启动按钮设置是否允许声光报警，使用输入设备的图像格式选择按钮设置图像格式，使用输入设备的报警启动按钮使装置进入监控状态。

2.图像采集模块采集一帧图像，并存储到中央处理模块的存储器中。

3.图像采集模块再采集一帧图像，也存储到中央处理模块的存储器中。

4.中央处理模块的微处理器进行图像识别，判断两帧图像是否相同，如果异常点没有超过阀值(即灵敏度，由灵敏度调节按钮设置)，则继续进行第三步。

5.如果超过阀值，则表示有异常情况。本装置将同时进行以下三步操作：

  (1)如果设置为允许声光报警，则输出设备的喇叭发出告警音，警示灯

     将闪烁，进行声光报警

  (2)无线模块向预先设置的报警电话发送告警短消息

  (3)如果设置为自动传输报警图像，则无线模块拨打预先设置的报警电

     话，建立数据呼叫，将报警图像传送到监控中心。

6.再进行第五步操作的同时，图像采集模块仍采集图像并进行图像识别。

7.如果异常点没有超过阀值，则停止以下操作：

  (1)输出设备的喇叭停止发出告警音，警示灯停止闪烁

  (2)无线模块向预先设置的报警电话发送告警恢复短消息

但是，报警图像只有全部传输到监控中心之后，无线模块才自动挂断电话，停止传输。

8.如果没有设置为自动传输报警图像，则监控中心在接收到报警短消息之后，则可主动拨打本装置的无线模块，建立数据呼叫，接收报警图像。

9.在平时，监控中心可随时拨打本装置的无线模块，建立数据呼叫，查看现场图像。

10.如果按下输入设备的求救按钮，则无线模块向预先设置的报警电话发送求救短消息，但不进行声光报警。现场图像是否自动传输依据输入设备的报警图像自动传输按钮状态确定。

11.监控中心可以通过与本装置建立数据呼叫，或者通过短消息，设置相关参数，诸如报警电话号码、报警灵敏度、是否自动传输报警图像、是否允许声光报警、是否启动报警、图像格式。

本发明的无线图像报警装置，其图像采集模块采集的图像格式有多种，可以是640×400、320×200、CIF(352×288，公共中间格式)、QCIF(176×144，四分之一公共中间格式)，图像采集速率达到25帧/秒(摄像头信号为PAL制)或30帧/秒(摄像头信号为NTSC制)。用户可通过输入设备的图像格式选择按钮进行选择。

本发明的无线图像报警装置，具有一项特殊功能：图像自动报警。图像自动报警分为两种：图像全局报警和图像区域报警。

所谓图像全局报警，就是摄像头所摄像到整个区域为报警区域，该装置自动判断图像是否发生变化，如果变化幅度超过预先设定的阀值(灵敏度)，则表示在报警区域内发生异常情况，系统自动报警。

所谓区域报警是指在摄像头所摄像到区域中设定一个方形、圆形、多边形区域作为报警区域。该装置自动判断报警区域内的图像是否发生变化，如果变化幅度超过预先设定的阀值(灵敏度)，则表示在报警区域内发生异常情况，系统自动报警。例如，可以将汽车或保险柜的钥匙孔作为一个区域，一旦有人接触钥匙孔，则自动报警。

用户可通过输入设备的灵敏度调节按钮进行报警灵敏度设置。在最灵敏情况下，可达到1/25＝0.04秒(PAL制)或1/30＝0.033秒(NTSC制)报警。如果摄像头无视频信号，则无线模块立即向预先设置的报警电话发送告警短消息。

本发明的无线图像报警装置，其无线模块可以是GSM模块，也可以是GPRS、CDMAIS95(窄带CDMA)、CDMA1X(宽带CDMA)、WCDMA、TDSCDMA、CDMA2000、PHS(小灵通)、海事卫星、iDEN、Tetra(集群调度系统)模块。

本发明的无线图像报警装置，其中央处理模块的微处理器可选用不同性能的模块，可以是8031、8051、MPC860、MPC850、DSP。微处理器实现对图像的软件压缩，压缩算法可以是Motion-JPEG、JPEG-2000、MPEG-4、H.261、H.263。

本发明的无线图像报警装置，通过外接端口的串口和以太网口都可以实现与计算机的连接，计算机可对本装置进行操作维护，包括在线诊断测试和相关参数设置，包括报警电话号码、报警灵敏度、是否自动传输报警、是否允许声光报警、是否启动报警、报警语音、图像格式、图像压缩算法、区域报警范围。

本发明的无线图像报警装置，在正常运行过程中，可以通过与监控中心建立数据呼叫，或者通过短消息指令进行操作维护，包括在线诊断测试和相关参数设置。

本发明的无线图像报警装置，既可以通过外接端口连接计算机实现对微处理器软件的在线升级，也可以通过无线模块拨号与厂家客户服务中心或监控中心建立数据连接，实现在线升级。

本发明的无线图像报警装置，输出设备的喇叭播放的报警语音可以进行更改，各种报警语音均存储在中央处理模块的存储器中，用户可根据喜好选择报警语音。通过连接计算机，还可以增加新的报警语音。

本发明无线图像报警装置，与现有技术相比，由于采用了高性能微处理器使得装置小型化，安装方便，无需布线，应用范围广；使用了图像识别技术使得一旦有异常情况则自动报警，并且对现场图像实施全程记录；使用了移动通讯技术使得无线报警成为现实，不仅可以提供短消息报警，还可以自动将异常情况的图像实时传送到指定的监控中心，另外监控中心也可以拨号到本装置，主动地查看现场情况。本发明不仅达到了对固定目标的无线图像监控，还达到了对移动目标的无线图像监控。由于传输网络是公众移动通讯网，因此无需自建网络，并且在全国范围内实施监控，例如目前GSM通信网已实现国际漫游，因此使用本发明还可以做到全球范围内的监控。本发明可靠性和防破坏性强，由于报警图像立即传送到监控中心，因此即使犯罪分子事后破坏现场，但由于案发现场图像已传送到监控中心，为公安机关破案提供了有力的线索。

附图说明：

图1是本发明的系统框图

图2是本发明的电路原理图。

图3是本发明的应用组网图

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1是整个系统的框图，包括：输入设备1、中央处理模块2、图像采集模块3、输出设备4、无线模块5、外接端口6、电源模块7。

其中输入设备1，包括摄像头11、时钟电路12和各类按钮13。中央处理模块2，包括微处理器21、存储器、总线收发器25、控制模块26、复位电路27。存储器又包括引导存储器22、程序存储器23、数据存储器24。图像采集模块3，包括视频放大电路31、模数变换电路32、同步分离电路33。输出设备4，包括液晶屏41、喇叭42、警示灯43、状态指示灯44，以及配套电路，包括语音编解码器45、功放46、告警音电路47。无线模块5，包括无线模块51和天线52。外接端口6，包括串口61、以太网口62，以及配套电路，包括串行接口63、以太网收发器64、变压器65。

图2是系统的电路原理图。摄像头11可以是黑白摄像头，也可以是彩色摄像头，制式可以是PAL制，也可以是NTSC制。本实施例中选用PAL制的JVCTK-C1381EG。

视频放大电路31实现对摄像头11输入的视频信号的放大，电压从1V放大到5V，满足图像模数变换电路32要求，型号为MAXIM MAX404。

模数变换电路32的基准电压为5V，型号为CA3306或CA3318，分别提供6位或8位灰度级别图像，本实施例采用CA3318。模数变换电路32在控制模块26的控制下进行图像采样，采样频率由时钟电路12经控制模块26分频提供。时钟电路12采用50MHz晶振，型号为SG-8002CA-50.0000M，与控制模块26相连。例如，对于图像格式为640×400，采样频率为12.5MHz，则由控制模块26对50MHz频率进行四分频后输入到模数变换电路32的CLK管脚。

同步分离电路33实现从摄像头11输入的视频信号分离出奇偶场信号OD/EN、行场复合同步信号CSN、场同步信号VSN、色同步信号B/BP，型号为LM1881。同步分离电路33的各信号输入到控制模块26中。

控制模块26使用可编程逻辑器件，型号为ALTERA公司的EPM7256ATC144。该器件内部有5000个门、256个逻辑单元，有110个I/O脚和4个专门输入脚。控制模块26控制模数变换电路32是否进行模数变换，以及使用同步分离电路33输出的信号控制图像数据向数据存储器24的写入时序。

微处理器21采用Motorola公司的嵌入式微处理器MPC860，它提供四个串行通信控制器(SCC)和两个串行管理控制器(SMC)。串行通信控制器1(SCC1)与以太网外接端口相连，串行通信控制器2(SCC2)与喇叭相连，串行管理控制器1(SMC1)与串口外接端口相连，串行管理控制器2(SMC2)与无线模块相连。微处理器21运行的操作系统是嵌入式操作系统VxWorks，实现图像采集控制、图像自动报警算法、图像压缩、数据传输等功能。

微处理器21具有32位地址总线和数据总线，通过总线收发器25与引导存储器22、程序存储器23和数据存储器24相连。

引导存储器22是只读存储器(ROM)，容量为128Kbyte，型号为SST公司的SST39VF010；容量也可以是512Kbyte，型号为SST39VF040。

程序存储器23是快闪存储器(Flash Memory)，是一种非易失性存储器，容量为16M/8M/4Mbyte可选，不同容量的存储器管脚兼容，本实施例中选用Intel公司的J3系列Flash，型号为E28F128J3A。

数据存储器24是同步动态随机存储器(SDRAM)，容量为16Mbyte，型号为HY57V641620HGT，两片扩展成32位总线。

总线收发器25型号为PI74LPT16245。

微处理器21的串行通信控制器2(SCC2)通过语音编解码器45，并经过功放46放大，驱动喇叭42发出语音报警。语音编解码器45型号为TP3067WM，功放46型号为LM4871MM，喇叭42的阻抗为8Ω(欧姆)，功率为3W(瓦)，型号为AU2T321BU。

微处理器21的串行通信控制器1(SCC1)通过10Base-T以太网收发器64，并经过变压器65适配为RJ45以太网端口62，提供10Mbps全双T/半双工数据传输速率。10Base-T以太网收发器型号为LXT905，变压器型号为PE-68023

微处理器21的串行管理控制器1(SMC1)通过串行接口63提供串行端口61，符合RS-232规范，波特率大于9600bps。串行接口63是一个RS232收发器，型号为MAX232ECWE。

微处理器21的串行管理控制器2(SMC2)与无线模块51相连。无线模块51采用西门子GSM手机模块MC35，通过天线52实现信号的收发。天线52为车载GSM双频天线，型号为CNU179B。

微处理器21的复位电路，型号为MAX706TCSA，其RESET管脚通过100欧电阻与微处理器21的PORESET管脚相连。

微处理器21运行频率为50MHz，由时钟电路12提供。时钟电路12采用50MHz晶振，型号为SG-8002CA-50.0000M，与微处理器21的EXTCLK管脚相连。

报警语音除了微处理器21通过语音编解码器45产生之外，还可以通过告警音电路47产生。告警音电路47由2片555电路ICM7555IBA组成。不同之处在于，通过微处理器21可以发出预存的各种语音，用户可选择播放有特色的音响。

控制模块26不仅与模数变换32、同步分离33相连，还与液晶屏41相连。液晶屏41型号为DG240128-01，显示的信息由微处理器21通过控制模块26写入。

控制模块26还与各种按钮13相连，将按钮的输入转换成信号提供给微处理器21，然后微处理器21根据输入信号作相应处理。按钮13包括报警启动按钮、灵敏度调节按钮、报警图像自动传输按钮、求救按钮、报警电话设置按钮、声光报警启动按钮、图像格式选择按钮、报警语音选择按钮。按钮型号为通用的开关按钮、旋转按钮。

控制模块26还与警示灯43、状态指示灯44相连。当发生异常情况时，微处理器21通过控制模块26控制警示灯43的显示，发出光报警。根据系统运行情况，微处理器21通过控制模块26控制状态指示灯44的显示。警示灯43的型号为B-2233X，状态指示灯44型号为通用的发光二极管。

电源模块7提供各类电源，包括5V、3.3V、4V电压。

图3是系统的应用组网图，图中101-装有本无线图像报警装置的汽车，102-装有本无线图像报警装置的客车，103-装有本无线图像报警装置的轮船，104-装有本无线图像报警装置的火车，105-装有本无线图像报警装置的飞机，106-装有本无线图像报警装置的银行，107-装有本无线图像报警装置的机场，108-装有本无线图像报警装置的体育馆，109-装有本无线图像报警装置的通讯机房，110-装有本无线图像报警装置的仓库，111-装有本无线图像报警装置的高速公路，112-装有本无线图像报警装置的煤矿，113-装有本无线图像报警装置的森林，114-装有本无线图像报警装置的其它目标，201-移动通信网络，301-个人电脑，302-厂家客户服务中心，303-监控中心，304-110报警中心。

本发明的无线图像报警装置可以安装在汽车101、客车102、轮船103、火车104、飞机105等移动目标上，也可以安装在银行106、机场107、体育馆108、通讯机房109、仓库110、高速公路111等固定目标上，用于图像监视和监控。还可以安装在煤矿112，用于监控是否有人偷盗煤；以及可以安装在森林113，具体在进出路口和重要位置设置，用于监控是否有人偷盗树木或偷猎国家宝贵动物，以及用于监控是否有火灾。不论是有人闯入，还是火灾等异常情况导致图像变化，只要超过预先设置的阀值(灵敏度)，本装置都会产生报警，并且通过移动通讯网络201将报警图像发送到预先设置的个人用户的电脑301上，也可以发送到监控中心303。针对个人用户，可以直接指定图像报警发送到个人电脑301，针对单位用户，则可以设立监控中心303，并且监控中心303可以与110报警中心304连接。借助于移动通信网，织成一张无缝的监控天网。与厂家客户服务中心302，即售后服务中心，可以实现对本装置软件的在线升级。

上述实施例仅为说明本发明而例举，并非用于限制本发明，任何基于上述实施例的等同变换，均应在本发明的专利保护范围之内。

Claims (12)

1、一种无线图像报警装置，包括输入设备、中央处理模块、图像采集模块、输出设备、无线模块、外接端口、电源模块。其特征在于：

输入设备包括摄像头、时钟电路和各类按钮。摄像头实现对景物图像的摄取，与图像采集模块相连。时钟电路提供微处理器时钟和图像采集时钟，同时与中央处理模块和图像采集模块相连。

中央处理模块包括微处理器、存储器、控制模块、复位电路，是报警装置的控制中枢，同时与其它六个部分相连。微处理器通过控制模块与图像采集模块相连，实现对图像的采集、压缩、存储以及传输。存储器用于存储微处理器的程序代码、程序数据和图像数据，同时与微处理器和图像采集模块相连。控制模块同时与输入设备、图像采集模块、输出设备相连，执行微处理器相关指令。复位电路实现当系统软件崩溃后自动对微处理器复位。

图像采集模块包括视频放大电路、模数变换电路、同步分离电路，实现对图像信号的放大、模数变换、采集、存储。与中央处理模块相连，在中央处理模块的微处理器指令控制下开始采集图像，中央处理模块的控制模块提供图像采集所需的时序信号，所采集的图像数据存储到中央处理模块的存储器中。

输出设备包括液晶屏、喇叭、警示灯、状态指示灯。液晶屏用于显示当前时间、接收到的短消息、以及配置信息。喇叭和警示灯实现声光报警。状态指示灯用于显示装置当前的运行状态，包括正常状态、故障状态。

无线模块与中央处理模块的微处理器串口相连，在微处理器的控制下，可以发送/接收短消息，也可以拨号建立数据呼叫。

外接端口包括串口和以太网口，实现与外接设备的接口，与中央处理模块相连。

电源模块，给装置提供各类电源，同时与其它六个部分相连。

2、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：输入设备的按钮包括报警启动按钮、灵敏度调节按钮、报警图像自动传输按钮、求救按钮、报警电话设置按钮、声光报警启动按钮、图像格式选择按钮、报警语音选择按钮，与中央处理模块相连。

3、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：中央处理模块的微处理器进行图像识别，判断连续两帧图像是否相同，如果异常点超过阀值，则表示有异常情况。通过输入设备的灵敏度调节按钮可以进行报警灵敏度设置。图像自动报警包括图像全局报警和图像区域报警。

4、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：如果发生异常，输出设备的喇叭和警示灯进行声光报警；无线模块向预先设置的报警电话发送告警短消息；无线模块拨打预先设置的报警电话，建立数据呼叫，将报警图像传送到监控中心。

5、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：按下输入设备的求救按钮，无线模块就向预先设置的报警电话发送求救短消息，但不进行声光报警。

6、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：微处理器一旦检测到摄像头无视频信号，无线模块立即向预先设置的报警电话发送告警短消息。

7、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：在平时，监控中心可随时拨打本装置的无线模块，建立数据呼叫，查看现场图像。

8、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：该装置与监控中心通过移动通信网进行图像传输，无线模块可以是GSM模块，也可以是GPRS、CDMAIS95(窄带CDMA)、CDMA1X(宽带CDMA)、WCDMA、TDSCDMA、CDMA2000、PHS(小灵通)、海事卫星、iDEF(集群调度系统)模块。

9、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：通过外接端口的串口和以太网口都可以实现与计算机的连接，计算机可对本装置进行操作维护，包括在线诊断测试和相关参数设置，包括报警电话号码、报警灵敏度、是否自动传输报警、是否允许声光报警、是否启动报警、报警语音、图像格式、图像压缩算法、区域报警范围。

10、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：对本装置操作维护还可以通过与监控中心建立数据呼叫，或者通过短消息指令进行。

11、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：其微处理器软件不仅可以通过外接端口连接计算机进行升级，也可以通过无线模块拨号与厂家客户服务中心或监控中心建立数据连接，实现在线升级。

12、根据权利要求1所述的无线图像报警装置，其特征在于：输出设备的喇叭播放的报警语音可以进行更改，各种报警语音均存储在中央处理模块的存储器中，用户可以选择按钮选择报警语音。通过连接计算机，还可以增加新的报警语音。