TWI471825B - 天台安全監控系統及方法 - Google Patents

Description

天台安全監控系統及方法

本發明涉及一種監控系統，尤其是關於一種天台安全監控系統及方法。

目前，多數大樓未在頂樓天台安裝安全監控系統，即使有些大樓的頂樓天台安裝了安全監控系統，該安全監控系統只具備傳統監控系統的功能。傳統監控系統的缺點包括：當安控人員察覺影像中出現可疑人物時，只能手動調整攝像裝置的控制器進行鏡頭視角及焦距調整操作，以取得較為清晰的人物影像；長期觀察影像使得安控人員警覺性降低，難以持續對監控區域影像的狀況進行確認，從而導致沒有及時察覺天台狀況而錯失墜樓意外發生前的最佳防堵時機。

鑒於以上內容，有必要提出一種天台安全監控系統及方法，可以在偵測到監控區域出現可疑人物時，即時監控可疑人物是否在監控區域的危險區域內，當可疑人物在監控區域的危險區域內時，第一時間通知相關人員進行處理。

一種天台安全監控系統，該系統運行於電腦中，該電腦與訊號發生器相連，且透過驅動裝置與攝像裝置相連，該系統包括：影像獲取模組，用於透過驅動裝置控制攝像裝置對天台的監控區域進 行拍攝，得到監控區域的場景影像，並在該場景影像中設置危險區域；人型偵測模組，用於在得到的場景影像中偵測人型影像；鏡頭控制模組，用於當偵測到場景影像中有人型影像時，根據該人型影像的移動透過驅動裝置控制攝像裝置的鏡頭進行移動；位置偵測模組，用於持續偵測該人型影像在場景影像中的位置，並監控該人型影像是否在所設置的危險區域內；及警示模組，用於當偵測到該人型影像在危險區域內時，控制訊號發生器發出資訊通知相關工作人員。

一種天台安全監控方法，該方法應用於電腦中，該電腦與訊號發生器相連，且透過驅動裝置與攝像裝置相連。該方法包括：透過驅動裝置控制攝像裝置對天台的監控區域進行拍攝，得到監控區域的場景影像，並在該場景影像中設置危險區域；在得到的場景影像中偵測人型影像；當偵測到場景影像中有人型影像時，根據該人型影像的移動透過驅動裝置控制攝像裝置的鏡頭進行移動；持續偵測該人型影像在場景影像中的位置，並監控該人型影像是否在所設置的危險區域內；及當偵測到該人型影像在危險區域內時，控制訊號發生器發出資訊通知相關工作人員。

相較於習知技術，本發明所提供的天台安全監控系統及方法，可以主動偵測監控區域是否出現可疑人物，當偵測到監控區域出現可疑人物時，可以對可疑人物進行追蹤，並可進一步監控可疑人物是否在監控區域的危險區域內，當可疑人物在監控區域的危險區域內時，第一時間通知相關人員進行相應的處理。

1‧‧‧攝像裝置

10‧‧‧影像感測器

11‧‧‧鏡頭

2‧‧‧驅動裝置

3‧‧‧電腦

4‧‧‧儲存裝置

5‧‧‧訊號發生器

30‧‧‧天台安全監控系統

300‧‧‧影像獲取模組

301‧‧‧人型偵測模組

302‧‧‧鏡頭控制模組

303‧‧‧位置偵測模組

304‧‧‧警示模組

圖1係本發明天台安全監控系統較佳實施方式的硬體架構圖。

圖2係圖1中天台安全監控系統的功能模組圖。

圖3係本發明天台安全監控方法較佳實施方式的流程圖。

圖4和圖5分別係正面三維人型影像及側面三維人型影像的示意圖。

圖6係危險區域的示意圖。

參閱圖1所示，係本發明天台安全監控系統30較佳實施方式的硬體架構圖。該天台安全監控系統30運行於電腦3中，該電腦3分別與訊號發生器5、儲存裝置4連接，且透過驅動裝置2與攝像裝置1相連。

其中，攝像裝置1包括用於拍攝監控場景的連續影像的鏡頭11和影像感測器10，影像感測器10透過鏡頭11對監控場景進行聚焦。該影像感測器10可以為電荷耦合裝置(charged coupled device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)。所述驅動裝置2是一個具有平移/傾斜/縮放(pan/tilt/zoom，簡稱PTZ)功能的驅動裝置，包括P馬達、T馬達及Z馬達，分別用於驅動鏡頭11在水準方向移動、傾斜一定角度及調整鏡頭11的焦距。

在本實施方式中，該攝像裝置1為一種時間飛行(Time of Flight，TOF)攝像裝置，用於攝取監控場景範圍內的場景影像，以及獲取場景影像中被攝物體的景深資訊。所述被攝物體的景深資訊是指被攝物體各點與攝像裝置1的鏡頭11的距離資訊。由於TOF攝像裝置在拍攝目標物時，將發射一定波長的訊號，當訊 號遇到目標物時即會反射至TOF攝像裝置的鏡頭，根據訊號發射與接收之間的時間差即可計算出目標物上各點與TOF攝像裝置鏡頭之間的距離資訊，因此所述攝像裝置1可得到場景影像中被攝物體各點與攝像裝置1的鏡頭11之間的距離資訊。

儲存裝置4用於儲存攝像裝置1預先拍攝的大量三維人型資料和天台危險區域的範圍。所述三維人型資料包括搜集的攝像裝置1之前拍攝的大量的三維人型影像，在本實施方式中，這些三維人型影像按照姿勢主要分為三類：正面人型影像(參閱圖4所示)、側面人型影像(參閱圖5所示)及背面三維人型影像(圖中未示出)。在其他實施方式中可以包括更多種姿勢的三維人型影像。

參閱圖2所示，係圖1中天台安全監控系統的功能模組圖。所述天台安全監控系統30包括：影像獲取模組300、人型偵測模組301、鏡頭控制模組302、位置偵測模組303及警示模組304。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述中都以模組描述。

所述影像獲取模組300用於對監控區域進行拍攝，得到監控區域的場景影像，並在所述場景影像中設置危險區域。參閱圖6所示，長方形區域H為天台的監控區域，長方形區域H和長方形區域K之間的環形區域即為所設置的危險區域。

所述人型偵測模組301用於在得到的場景影像中偵測人型影像，及判斷是否偵測到人型影像。具體而言，所述人型偵測模組301將場景影像中各點到鏡頭11的的距離轉換為圖元值儲存至該場景影像的特徵矩陣中。然後，所述人型偵測模組301將該場景影像 的特徵矩陣中各點的圖元值分別與儲存裝置4中各種類型(例如：正面、側面及背面)三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍進行比對，以偵測該場景影像中是否有三維人型區域。若該場景影像中存在某一區域滿足一預設數目的特徵點(至少有80%的特徵點)的圖元值落入某種類型(例如：正面、側面或背面)三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍，則所述人型偵測模組301判斷當前場景影像中有人型影像。若該場景影像中沒有任何區域滿足一預設數目的特徵點的圖元值落入某種類型(例如：正面、側面或背面)的三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍，則所述人型偵測模組301判斷當前場景影像中沒有人型影像。

所述鏡頭控制模組302用於當偵測到場景影像中有人型影像時，根據該人型影像的移動資料控制攝像裝置1的鏡頭11移動，持續追蹤該人型影像以得到更清晰的人型影像。所述鏡頭控制模組302根據人型影像的移動方向和移動距離控制攝像裝置1的鏡頭11進行移動。舉例而言，若人型影像在場景影像的右下方，則鏡頭控制模組302發出控制指令“向右下移動”控制鏡頭11向右移動後向下傾斜直到人型影像與該場景影像的中心重合，鏡頭11停止移動。之後，鏡頭控制模組302發出控制指令“放大(zoom in)”控制鏡頭11調大焦距直到人型影像在該場景影像中所佔比例達到45%，使獲取的人型影像更大、更清晰。

所述位置偵測模組303用於持續偵測該人型影像的位置，及判斷該人型影像是否在所設置的危險區域內。所述位置偵測模組303在天台區域所在的平面建立基準平面，並利用該基準平面建立一 個空間座標系，獲取所設置的危險區域在該空間座標系的座標範圍，並偵測該人型影像區域(參閱圖6中字母P標示的長方形區域)在該空間座標系中的座標。所述位置偵測模組303比對所述危險區域的座標範圍和該人型影像區域的座標範圍，當該人型影像區域的座標範圍有預設部分(如二分之一)落入所述危險區域的座標範圍內時，判斷該人型影像的位置在所設置的危險區域內；當該人型影像區域的座標範圍沒有預設部分落入所述危險區域的座標範圍內時，判斷該人型影像的位置不在所設置的危險區域內。

所述警示模組304用於當偵測到該人型影像在危險區域內時，控制所述訊號發生器5發出資訊通知相關工作人員。在本實施方式中，當偵測到該人型影像在危險區域內時，所述警示模組304發送警示資訊給相關工作人員的移動電子裝置，例如：手機，以告知相關工作人員前往天台進行處理。

參閱圖3所示，係本發明天台安全監控方法較佳實施方式的流程圖。

步驟S10，影像獲取模組300對監控區域進行拍攝，得到監控區域的場景影像，並在所述場景影像中設置危險區域。

步驟S11，人型偵測模組301在得到的場景影像中偵測人型影像。具體而言，所述人型偵測模組301將場景影像中各點到鏡頭11的的距離轉換為圖元值儲存至該場景影像的特徵矩陣中。然後，所述人型偵測模組301將該場景影像的特徵矩陣中各點的圖元值分別與儲存裝置4中各種類型(例如：正面、側面及背面)三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍進行比對，以偵測該場 景影像中是否有三維人型區域。

步驟S12，人型偵測模組301判斷是否偵測到人型影像。若該場景影像中沒有任何區域滿足一預設數目的特徵點的圖元值落入某種類型(例如：正面、側面或背面)的三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍，則所述人型偵測模組301判斷當前場景影像中沒有人型影像，流程返回步驟S10，攝像裝置1繼續對監控區域進行拍攝。若該場景影像中存在某一區域滿足一預設數目的特徵點(至少有80%的特徵點)的圖元值落入某種類型(例如：正面、側面或背面)三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍，則所述人型偵測模組301判斷當前場景影像中有人型影像，則流程進入步驟S13。

步驟S13，當偵測到場景影像中有人型影像時，鏡頭控制模組302根據該人型影像的移動資料控制攝像裝置1的鏡頭11移動，持續追蹤該人型影像以得到更清晰的人型影像。或者，當沒有在場景影像中偵測到人型影像時，返回至步驟S10，影像獲取模組300繼續對監控區域進行拍攝，得到監控區域的場景影像。

步驟S14，位置偵測模組303偵測該人型影像的位置。所述位置偵測模組303在天台區域所在的平面建立基準平面，並利用該基準平面建立一個空間座標系，獲取所設置的危險區域在該空間座標系的座標範圍，並偵測該人型影像的區域在該空間座標系中的座標。

步驟S15，位置偵測模組303判斷該人型影像是否在所設置的危險區域內。所述位置偵測模組303比對所述危險區域的座標範圍和該人型影像區域的座標範圍，當該人型影像區域的座標範圍有預 設部分(如二分之一)落入所述危險區域的座標範圍內時，判斷該人型影像的位置在所設置的危險區域內；當該人型影像區域的座標範圍沒有預設部分落入所述危險區域的座標範圍內時，判斷該人型影像的位置不在所設置的危險區域內。

步驟S16，當偵測到該人型影像在危險區域內時，警示模組304控制所述訊號發生器5發出資訊通知相關工作人員。在本實施方式中，當偵測到該人型影像在危險區域內時，所述警示模組304發送警示資訊給相關工作人員的移動電子裝置，例如：手機，以告知相關工作人員前往天台進行處理。或者，當偵測到該人型影像不在危險區域內時，返回至步驟S14，位置偵測模組303繼續偵測該人型影像的位置。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧攝像裝置

10‧‧‧影像感測器

11‧‧‧鏡頭

2‧‧‧驅動裝置

3‧‧‧電腦

4‧‧‧儲存裝置

5‧‧‧訊號發生器

30‧‧‧天台安全監控系統

Claims (6)

1. 一種天台安全監控系統，該系統運行於電腦中，該電腦與訊號發生器相連，且透過驅動裝置與攝像裝置相連，該系統包括：影像獲取模組，用於透過驅動裝置控制攝像裝置對天台的監控區域進行拍攝，得到監控區域的場景影像以及獲取場景影像中被攝物體的景深資訊，並在該場景影像中設置危險區域；人型偵測模組，用於將場景影像中各點到鏡頭的的距離轉換為圖元值儲存至該場景影像的特徵矩陣中，將該場景影像的特徵矩陣中各點的圖元值分別與各種類型的三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍進行比對；所述人型偵測模組，還用於若該場景影像中存在某一區域滿足一預設數目的特徵點的圖元值落入三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍，則判斷當前場景影像中有人型影像；鏡頭控制模組，用於當偵測到場景影像中有人型影像時，根據該人型影像的移動，透過驅動裝置控制攝像裝置的鏡頭進行移動；位置偵測模組，用於持續偵測該人型影像在場景影像中的位置，並監控該人型影像是否在所設置的危險區域內；及警示模組，用於當偵測到該人型影像在危險區域內時，控制訊號發生器發出資訊通知相關工作人員。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天台安全監控系統，其中，所述鏡頭控制模組“根據該人型影像的移動，透過驅動裝置控制攝像裝置的鏡頭進行移動”包括：根據該人型影像在場景影像中的移動控制鏡頭作相應傾斜、平移操作， 直到該人型影像的中心與該場景影像的中心重合，及控制鏡頭對焦距進行相應調整使得人型影像在該場景影像中所佔比例滿足一預設比例要求。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天台安全監控系統，其中，所述位置偵測模組“監控該人型影像是否在所設置的危險區域內”包括：當該人型影像的區域有預設部分落入所述危險區域內時，判斷該人型影像的位置在所設置的危險區域內；當該人型影像的區域沒有預設部分落入所述危險區域內時，判斷該人型影像的位置不在所設置的危險區域內。
4. 一種天台安全監控方法，該方法應用於電腦中，該電腦與訊號發生器相連，且透過驅動裝置與攝像裝置相連，該方法包括：透過驅動裝置控制攝像裝置對天台的監控區域進行拍攝，得到監控區域的場景影像以及獲取場景影像中被攝物體的景深資訊，並在該場景影像中設置危險區域；將場景影像中各點到鏡頭的的距離轉換為圖元值儲存至該場景影像的特徵矩陣中，將該場景影像的特徵矩陣中各點的圖元值分別與各種類型的三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍進行比對；若該場景影像中存在某一區域滿足一預設數目的特徵點的圖元值落入三維人型範本中相應特徵點的圖元值的容許範圍，則判斷當前場景影像中有人型影像；當偵測到場景影像中有人型影像時，根據該人型影像的移動，透過驅動裝置控制攝像裝置的鏡頭進行移動；持續偵測該人型影像在場景影像中的位置，並監控該人型影像是否在所設置的危險區域內；及當偵測到該人型影像在危險區域內時，控制訊號發生器發出資訊通知相 關工作人員。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天台安全監控方法，其中，所述“根據該人型影像的移動，透過驅動裝置控制攝像裝置的鏡頭進行移動”的步驟包括：根據該人型影像在場景影像中的移動控制鏡頭作相應傾斜、平移操作，直到該人型影像的中心與該場景影像的中心重合，及控制鏡頭對焦距進行相應調整使得人型影像在該場景影像中所佔比例滿足一預設比例要求。
6. 如申請專利範圍第4項所述之天台安全監控方法，其中，所述“監控該人型影像是否在所設置的危險區域內”的步驟包括：當該人型影像的區域有預設部分落入所述危險區域內時，判斷該人型影像的位置在所設置的危險區域內；當該人型影像的區域沒有預設部分落入所述危險區域內時，判斷該人型影像的位置不在所設置的危險區域內。