CN201435128Y - 可视周界报警入侵探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可视周界报警入侵探测器，包括连接设置的CCD摄像机、视频信号预处理电路、模数转换电路、储存器、计算机和总线制报警通讯模块，CCD摄像机前端设置有光学镜头，同时CCD摄像机的信号输出端还连接设置有同步信号分离电路，同步信号分离电路的信号输出端和计算机信号输入端连接，计算机通过数据总线分别与模数转换电路、储存器连接。使用该探测器及其它安防设备构成的可视周界报警入侵探测系统，通过图像数字化分析、处理输出总线制报警信号，既可以完成系统的报警功能，又可以直观地看到报警现场的真实情况，并且实现了摄像机辅助光源的联动启动及对现场情况进行及时录像存储，大大地提高了周界系统的可靠性。

Description

可视周界报警入侵探测器

技术领域

本实用新型涉及一种安防装置，尤其涉及一种入侵探测器。

背景技术

随着经济的飞速发展，人们对自身安全、财产安全的需求也日益增强，电子安全防范产品的应用也逐渐普及，现代住宅小区、工厂等具有封闭性场所的安防系统中，周界防范往往是最为基本的要求。应运而生的周界报警入侵探测器也种类繁多、功能各异。如主动红外入侵探测器、高压电子围栏、拉力开关电子围栏、振动电缆、高频泄露电缆等等。这些传统的周界报警入侵探测器虽然满足了市场的基本需求，但是，作为周界报警入侵探测器都存在着一定的不足，如误报率较高、受使用环境影响较大、容易被技术手段破解等缺陷。过高的误报率会使保安人员弃用系统、电子围栏由于使用长距离的裸露金属导线，尽管有避雷器，但是，对于直击的雷电也是无能为力，往往造成周界安防系统的瘫痪，因而使周界系统失去了应有的作用。总之，传统的周界报警入侵探测器都是传输报警的开关量信号或数字信号，这当中自然也包含误报的信号，到达控制中心时已经产生警讯，如警铃大作、警灯频闪，对于是否是真正的报警信号还是误报信号，已经无法区分。如果有视频监控系统，则还可以通过视频画面进行确认，若无相关的视频监控系统，就只有派员赴现场查看，等人员到达现场，如果确有入侵人员，可能已经逃之天天，若是误报，则更是令人迷茫、无所适从。因此，传统周界报警系统对于警讯的处理往往效率不高，因而使周界报警系统不能发挥应有的作用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种更为可靠、误报率更低的可视周界报警入侵探测器，由若干该探测器及其他周界安防设备构成的可视周界报警入侵探测系统，在有入侵者进入监控画面时，通过图像数字化分析、处理输出总线制报警信号，能直观可靠地完成周界安防报警。

为了解决上述技术问题本实用新型的一种可视周界报警入侵探测器，采用CCD摄像机作为入侵探测的前端探测设备，该探测器包括顺序连接设置的CCD摄像机、视频信号预处理电路、模数转换电路、储存器、计算机和总线制报警通讯模块，CCD摄像机前端设置有光学镜头，同时CCD摄像机的信号输出端还连接设置有同步信号分离电路，同步信号分离电路的信号输出端和计算机信号输入端连接，向计算机输出处理分出的行同步脉冲信号及场同步脉冲信号供计算机控制图像的采样分析，计算机通过数据总线分别与模数转换电路、储存器连接。

所述的计算机还连接设置有摄像机辅助灯光驱动电路，摄像机辅助灯光驱动电路与CCD摄像机的辅助光源连接。

本实用新型提供了一种利用CCD摄像机构成的可视周界报警入侵探测器。这种探测器是利用CCD摄像机的视频信号，在有入侵者进入监控画面时，通过图像数字化分析、处理输出总线制报警信号，报警信号通过报警信号总线给设置在控制中心的总线制报警主机，由报警主机发出警讯，同时利用视频报警联动装置驱动视频监控系统切换出该探测器的视频显示在主监视器上，同时也可以驱动数字硬盘录像系统对该路视频进行录像。采用该探测器使周界报警系统既可以完成系统的报警功能，又可以直观地看到报警现场的真实情况，并且实现了摄像机辅助光源的联动启动及对现场情况进行及时录像存储，大大地提高了周界系统的可靠性、降低了误报率，使周界系统更具智能化、更加充分地发挥了周界系统效能。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1本实用新型的可视周界报警入侵探测器的结构示意图，以及使用该入侵探测器及其它安防设备构成的可视周界报警入侵探测系统的结构示意图；

图2本实用新型的可视周界报警入侵探测器的工作流程图。

图中：1.光学镜头             2.CCD摄像机            3.视频信号预处理电路

      4.模数转换电路         5.储存器               6.计算机

      7.总线制报警通讯模块   8.报警信号总线         9.总线制报警主机

      10.视频报警联动装置    11.同步信号分离电路    12.摄像机辅助灯光驱动电路

13.数字硬盘录像机            14.主监视器    15.辅助光源

100.可视周界报警入侵探测器

具体实施方式

图1示出了本实用新型的可视周界报警入侵探测器100，包括顺序连接设置的CCD摄像机2、视频信号预处理电路3、模数转换电路4、储存器5、计算机6和总线制报警通讯模块7，CCD摄像机2前端设置有光学镜头1，同时CCD摄像机2的信号输出端还连接设置有同步信号分离电路11，同步信号分离电路11的信号输出端和计算机6信号输入端连接，向计算机6输出处理分出的行同步脉冲信号及场同步脉冲信号供计算机6控制视频图像的采样分析，计算机6通过数据总线分别与模数转换电路4、储存器6连接。另外计算机6还连接设置有摄像机辅助灯光驱动电路12，摄像机辅助灯光驱动电路12与CCD摄像机2的辅助光源15连接。

由若干上述的可视周界报警入侵探测器100和一报警信号总线8、一总线制报警主机9等其它周界安防设备即构成了一个可视周界报警入侵探测系统。

其中每个可视入侵探测器100中的总线制报警通讯模块7通过报警信号总线8与总线制报警主机9和视频报警联动装置10连接；该入侵探测系统还设置有数字硬盘录像机13，该录像机13的信号输入端与CCD摄像机2的信号输出端连接，视频报警联动装置10与数字硬盘录像机13连接控制录像机13录像，数字硬盘录像机13连接有主监视器14。

光学镜头1将需要监控场所的光学图像聚焦在CCD摄像机2的CCD(电荷耦合图像传感器)上，经过摄像机的处理，输出全电视信号，即包含行同步信号、场同步信号的混合信号，通常称为视频信号。视频信号由于其结构的差异，形成多种电视制式，如PAL、NTSC、SECAM及非标准制式等等。我国采用的是PAL彩色电视制式，PAL制式的场周期为20ms，即场频为50Hz，隔行扫描每帧图像扫描为625行，行频为15.625kH。由于是隔行扫描，因此，需要2个场周期，才能扫描完1帧图像，本实用新型中所有的描述都是以PAL制式为例进行的。CCD摄像机2输出的视频信号分为两路，一路经同步信号分离电路11分出行同步脉冲信号t、场同步脉冲信号T，t及T分别输入给计算机6，计算机6的软件将根据行同步脉冲信号t及场同步脉冲信号T来控制对视频信号的采样、存储、读取及运算。另外一路视频信号送至视频信号预处理电路3，视频信号预处理电路3对视频信号进行放大、信号输出幅度同步钳位等处理，以满足A/D转换电路4(模数转换电路)对视频信号技术指标的要求。

经过预处理的视频信号送入A/D转换电路4后，在计算机软件的控制下对其进行采样、转换成二进制的数字信号，送入存储器5，然后根据程序中预定的算法，进行数据运算，实际上是对CCD摄像机监视到的监控现场的视频图像进行分析、处理，若分析的结果是现场有人员活动、侵入的话，则程序要求计算机6输出报警信号至总线制报警通讯模块7，由其通过报警信号总线8，将报警信号送至控制中心的总线制报警主机9，由其发出警讯，提醒保安人员；同时该报警信号也经过报警信号总线送至视频报警联动装置10，由视频报警联动装置10发出联动信号触发视频监控系统在主监视器上切换出该路CCD摄像机的视频图像信号，并启动数字硬盘录像机将现场画面录制下来。计算机除了根据图像分析、处理的结果发出报警信号外，还可以发出带延时功能的辅助灯光控制信号给摄像机辅助灯光驱动电路12，由其控制打开摄像机的辅助照明光源，使数字硬盘录像机记录下高质量的现场彩色画面。延时结束或控制中心的总线制报警主机撤防时，辅助照明光源自动熄灭。

1.图像采样、分析过程：前文中已经提到，CCD摄像机2输出的是全电视信号，即包含行同步信号、场同步信号的混合信号，即视频信号。根据PAL彩色电视制式标准，其输出的是一帧一帧的视频图像，对于固定对准的监视场所，若无移动物体进入监控画面，CCD摄像机输出的每帧画面的视频信号的幅值等其他参数是基本没有变化的，一旦有移动物体进入CCD摄像机监控画面，在移动物体进入监控画面的第一帧图像开始，至物体移出监控画面过程中的每一帧图像，都与移动物体进入监控画面的第一帧图像之前的最后一帧图像不同，因此，利用移动物体进入监控画面前后的视频图像的变化进行视频图像的分析、处理，就可以探测出入侵者入侵信息，将这个信息转换成报警信号，传至控制中心报警主机9，在中心发出警讯、然后通过视频报警联动装置10控制数字硬盘录像机13及主监视器14对发生报警的现场视频信号进行显示、录像，实现可以监看到报警现场状况的报警功能，使周界报警系统的可靠性有了质的飞跃、彻底克服了传统周界系统的缺陷，是周界安防系统革命性的改变。

根据图1可视周界报警入侵探测器及系统的示意图，设定每帧视频图像在经过计算机采样、计算出的平均幅值为A₁，A₁，A₁，...，A_i，A_i+1，...，A_n(i＝1，2，3，...，n)。在计算机6收到第一个场同步脉冲信号T开始，计算机软件发出控制指令给模数转换电路4、存储器5，对经过视频信号预处理电路3处理过的视频信号开始采样、存储，经过2个T，完成对于第一帧图像的完整采样与存储；从第3个T开始，至第4个T，完成对第二帧图像的完整采样与存储。在第一帧图像采样存储完毕后，计算机软件对该帧图像的幅值进行二进制加法运算，计算出第一帧图像的平均幅值A₁，由于视频信号的输出是场、行信号混和输出的，因此，采样实际是在2T周期内对行信号进行的采样，根据PAL彩色电视制式标准，即是对625行信号进行的采样。这样可以根据场同步脉冲信号T，及行同步脉冲信号t，可以对一帧画面的任何位置的画面进行采样、存储、运算，为了提高采样、运算的效率及降低硬件成本，通常对一帧画面的重点区域进行采样、存储、运算，这样可以使数据量大大降低、运算速度也得到提高。在第二帧图像采样、存储计算出图像平均幅值A₂，软件然后进行绝对值运算|(A₂-A₁)|，如果没有入侵者进入监控画面，则|(A₂-A₁)|＝0；如果有入侵者进入监控画面，则|(A₂-A₁)|≠0。考虑到一些杂光及其他干扰信号存在的情况，因而设定一个定值ΔA，当|(A₂-A₁)|≤ΔA，则由软件判定为无入侵者进入监控画面，计算机软件给出指令清除存储器内的第一帧图像数据，与此同时完成第三帧图像的采样与存储及A₃的计算，计算|(A₃-A₂)|；一旦|(A₂-A₁)|＞ΔA或|(A₃-A₂)|＞ΔA，则计算机发出报警信号及辅助灯光控制信号；|(A₂-A₁)|≤ΔA或|(A₃-A₂)|≤ΔA，则计算机继续循环采样、存储、计算，即探测器处于监测状态。依此类推。

即|(A_i+1-A_i)|≤ΔA，计算机继续循环采样、存储、计算；

  |(A_i+1-A_i)|＞ΔA，则计算机发出报警信号及辅助灯光控制信号。

ΔA实际上是探测器的灵敏度，ΔA越小，探测的灵敏度越高，但是误保率也相应提高；反之，探测的灵敏度越低，但是误保率也相应降低。因此ΔA值的选定要适中。

数字图像处理的方案有很多种，如果采样更加复杂的算法，可以使探测器更为具备智能化，比如引入人类行为数学模型算法，可以对监控画面内出现的是人还是其他动物，可以进行基本的判别；采用环境图像采样存储分析数学模型，可以区分画面中的变化是树叶的摇动还是入侵者的入侵；还可以根据雨雾、雷电、白天、夜晚等环境因素调用软件的相应子程序进行判别等等，当然，如果满足上述功能，探测器对硬件的要求会相应提高，成本也会随之上升。因此，本发明中所采用的算法也是一种比较简单、成本较低、较为可靠、较容易实现的一种方案。具体的工作流程参见图2。

2.报警信号的处理：经过数字图像分析，一旦探测到入侵者进入监控画面，计算机6的相应I/O端口输出电平报警信号给总线制报警通讯模块7，通讯模块7内包括有预先写入或设定的设备地址码、状态码、校验码等信息。总线制报警通讯模块7接收到电平报警信号后，便经报警信号总线8将报警信号传输给总线制报警主机9及视频报警联动装置10，由报警主机9发出相应的警讯，同时该报警信号也经过报警信号总线8送至视频报警联动装置10，由视频报警联动装置10发出联动信号触发视频监控系统在主监视器14上切换出该路CCD摄像机2的视频图像信号，并启动数字硬盘录像机13将现场画面录制下来。

3.摄像机辅助灯光控制信号的处理：通常CCD摄像机2在全黑或照度极低的情况下，是不能看到清晰的图像的，一般都采用光控的红外光源进行照明，这样可以满足探测器工作的最低要求，在本发明中，为了能够录制更加清晰的彩色图像，增加一组白光源，利用计算机6的图像处理报警功能进行触发，给摄像机2提供照明，经过延时后自动关闭光源，即对入侵者起到威慑的作用，又能够节约能源(相对在监控摄像机的监控区域内安装照明灯而言)，同时又使系统的可视效果更加优异。

Claims (2)

1.一种可视周界报警入侵探测器，其特征在于：该探测器采用CCD摄像机作为入侵探测的前端探测设备，该探测器包括顺序连接设置的CCD摄像机、视频信号预处理电路、模数转换电路、储存器、计算机和总线制报警通讯模块，CCD摄像机前端设置有光学镜头，同时CCD摄像机的信号输出端还连接设置有同步信号分离电路，同步信号分离电路的信号输出端和计算机信号输入端连接，向计算机输出处理分出的行同步脉冲信号及场同步脉冲信号供计算机控制图像的采样分析，计算机通过数据总线分别与模数转换电路、储存器连接。

2.根据权利要求1所述的可视周界报警入侵探测器，其特征在于：所述的计算机还连接设置有摄像机辅助灯光驱动电路，摄像机辅助灯光驱动电路与CCD摄像机的辅助光源连接。

Images