專利名稱：通過監(jiān)測和警戒系統(tǒng)中的軌線分析檢測入侵者的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及安全監(jiān)測系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種以建立異常行為的方式使用軌線并對此作出響應(yīng)觸發(fā)適當(dāng)?shù)母婢b置的安全監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的安全監(jiān)測系統(tǒng)，特別是住所的安全系統(tǒng)，使用一個盒子，監(jiān)測用于門和窗的接觸傳感器和用于區(qū)域監(jiān)測的一個或多個紅外傳感器。當(dāng)一個觸點被觸發(fā)或一個紅外傳感器被觸發(fā)時，告警裝置發(fā)出聲音，信號通過一種數(shù)據(jù)鏈路如電話線路發(fā)送到一個中心監(jiān)測場所。典型情況下中心監(jiān)測場所啟動一組電話呼叫，到房主，到工作地點，和/或到一個指定的鄰居，以確定是否告警信號是由于一個未授權(quán)的入侵者或一種被家庭成員或該建筑物的其他授權(quán)的占用者的意外的觸發(fā)所引起的。
如果告警信號未能被電話呼叫消除，就被傳送到當(dāng)?shù)氐木觳块T。傳送到警察部門的呼叫中95％是由于“虛警”而斷開，也就是它們并不是由于未授權(quán)的入侵者引起的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種安全監(jiān)測系統(tǒng)，減少在現(xiàn)有技術(shù)的安全監(jiān)測系統(tǒng)中固有的虛警數(shù)目。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種安全監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)以上的目標(biāo)，同時在認(rèn)證告警信號的有效性方面減少對中心監(jiān)測場所的依賴。
因而，提供一種安全監(jiān)測系統(tǒng)。該安全監(jiān)測系統(tǒng)包括至少一種攝像機(jī)，用于監(jiān)測一個建筑物內(nèi)部和/或外部的一個個體的路徑；一個記錄器，用于記錄對個體的監(jiān)測；軌線分析裝置，用于從記錄到的監(jiān)測資料計算該個體的路徑的軌線；比較裝置，用于將該軌線與已知的軌線作比較；和一個告警系統(tǒng)，用于根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送告警信號。最好，至少一種攝像機(jī)包括對該建筑物的每個入口，出口，和一個或多個房間一個攝像機(jī)，至少一種攝像機(jī)是一種電視攝像機(jī)，在其中記錄器記錄建筑物內(nèi)部和/或外部的個體的路線的電視片斷。最好是，如果該軌線并不與已知軌線之一匹配，則告警系統(tǒng)發(fā)送告警信號，如果該軌線與已知軌線之一匹配，則不發(fā)送告警信號。
在本發(fā)明的安全監(jiān)測系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施方案中，該系統(tǒng)還包括一個數(shù)據(jù)庫，用于存儲對于該建筑物中每個授權(quán)的個人的圖像數(shù)據(jù)；和一個識別系統(tǒng)，用于將來自至少一個攝像機(jī)的個人圖像與數(shù)據(jù)庫中已存儲的圖像數(shù)據(jù)作比較并確定該個體是授權(quán)的個體之一。在數(shù)據(jù)庫中已存儲的圖像數(shù)據(jù)最好是面部圖像，在這種情況下，識別系統(tǒng)是一個面部識別系統(tǒng)。在該優(yōu)選實施方案中，如果軌線并不與已知的軌線匹配和該個體被確定并不是授權(quán)的個體之一，則告警系統(tǒng)發(fā)送告警信號，如果軌線與已知軌線匹配，或該個體被確定是授權(quán)個體之一，則不發(fā)送告警信號。
還提供一種用于監(jiān)測建筑物的方法，本方法包括以下步驟監(jiān)測建筑物內(nèi)部和/或外部的一個個體的路線；記錄對該個體的監(jiān)測；計算來自監(jiān)測資料的個體的路線的軌線；比較該軌線與已知的軌線；和根據(jù)比較結(jié)果確定是否發(fā)送告警信號。該計算步驟最好包括根據(jù)從監(jiān)測資料導(dǎo)出的空間和/或時間信息計算個體的軌線。最好，該確定步驟包括如果軌線并不與已知的軌線之一匹配，發(fā)送告警信號，如果軌線與已知的軌線之一匹配，就不發(fā)送告警信號。
在本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選實施方案中，該方法還包括步驟存儲對于該建筑物的每個授權(quán)個人的圖像數(shù)據(jù)；將來自至少一個攝像機(jī)的個體的圖像與在數(shù)據(jù)庫中已存儲的圖像數(shù)據(jù)相比較，以便確定是否該個體是授權(quán)個體之一。在該優(yōu)選實施方案中，該確定步驟包括如果軌線并不與已知的軌線之一匹配和該個體被確定不是授權(quán)個體之一，則發(fā)送告警信號，如果軌線與已知軌線之一匹配，或該個體被確定是授權(quán)個體之一，則不發(fā)送告警信號。
在本發(fā)明的方法的又一種更加優(yōu)選的實施方案中，如果確定步驟確定該軌線并不與已知軌線之一匹配，和該個體被確定是授權(quán)個體之一，該方法還包括將該軌線添加到已知軌線中的步驟。


通過考慮以下的描述，所附的權(quán)利要求，和附圖，將更好地理解本發(fā)明的設(shè)備和方法的這些和其他的特征，方面，和優(yōu)點，其中圖1示出一種具有本發(fā)明的安全監(jiān)測系統(tǒng)的建筑物的簡圖。
圖2示出用于監(jiān)測圖1的建筑物的一種方法的優(yōu)選實施方案流程圖。
具體實施例方式
雖然本發(fā)明適用于大量的各種類型的安全監(jiān)測系統(tǒng)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在住所的安全監(jiān)測系統(tǒng)的環(huán)境中特別有用。因此，本發(fā)明將在這樣的環(huán)境中被描述，并不是將本發(fā)明的適用性限制在住所的安全監(jiān)測系統(tǒng)上。
本發(fā)明是一種安全監(jiān)測系統(tǒng)和用于利用相同的系統(tǒng)的方法，通過監(jiān)測一個建筑物的入口，出口，和/或其他的房間；記錄關(guān)鍵的電視片斷；跟蹤在建筑物中的個體從而產(chǎn)生軌線；和執(zhí)行軌線分析以一種建立異常行為的方式利用軌線并觸發(fā)適當(dāng)?shù)母婢b置。如果一種異常軌線被找到，則該系統(tǒng)可觸發(fā)一種告警信號，或另一種方案，在觸發(fā)告警信號以前檢查是否該個體被授權(quán)在此建筑物中。在本發(fā)明中所使用的“軌線”描述在一個建筑物的一個或多個房間內(nèi)，和/或或許在建筑物外部的一個個體的路線。它可以不僅包括空間信息(該個體去的地方)，而且包括時間信息(移動速度，是否該個體停留在某個點上和停留多久，等)。本發(fā)明的系統(tǒng)基于這樣的想法，即當(dāng)每個個體在一個建筑物中實施若干活動時，表現(xiàn)出某些特征。這對于住所的家屬成員是特別確切的。例如，當(dāng)一個個體進(jìn)入一所房子時，他或她可能首先去檢查郵件，打開冰箱，開電視機(jī)，等。這些是一個未授權(quán)的入侵者不可能實施的活動。
如果軌線并不與對建筑物中每個授權(quán)的個體可接受的軌線的數(shù)據(jù)庫中一個已知的軌線相匹配，則這條軌線被稱為是“異常的”。假定，這樣一個數(shù)據(jù)庫在使用該系統(tǒng)以前已被建成。然而，正如以下將要討論的那樣，本發(fā)明的系統(tǒng)在使用一種識別系統(tǒng)，如面部識別時，也可以建立已知軌線的數(shù)據(jù)庫。
現(xiàn)在參考圖1，在此示出本發(fā)明安全監(jiān)測系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施方案，一般用參考數(shù)字100表示。安全監(jiān)測系統(tǒng)100包括至少一種攝像機(jī)，用于監(jiān)測在一個建筑物102內(nèi)部和/或外部一個個體的路線。最好，安全監(jiān)測系統(tǒng)100包括幾個攝像機(jī)，出口和入口攝像機(jī)104，106和房間攝像機(jī)108。雖然，圖1只示出一個單獨房間的攝像機(jī)108，這是用作說明一般性地描寫本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。最好，在幾個房間中每個提供一個房間攝像機(jī)108，更加優(yōu)選的做法是，在建筑物102的每個房間中提供。出口，入口和房間的攝像機(jī)最好是彩色電視攝像機(jī)。而且，出口，入口，和/或房間攝像機(jī)104，106，108可以是靜態(tài)的或全景-傾斜-變焦(PTZ)類型。出口和入口攝像機(jī)104，106被示出，安裝在靠近門106處，分別面向出口和入口102a，104a。然而，這種配置是為簡單起見示出的。最好，出口和入口攝像機(jī)102，104安裝在門105中，如在共同未決的美國專利申請No.09/734780(DocketNo.701662，13935)中所描述的那樣，引入在此供參考。
本發(fā)明的系統(tǒng)100還包括一個圖像記錄系統(tǒng)110(另一種說法是記錄器)，用于記錄對個體的監(jiān)測結(jié)果。最好，記錄器110記錄監(jiān)測到的路線。最好，該個體在攝像機(jī)視野內(nèi)的整個視頻序列被記錄下來。優(yōu)選的做法是，圖像記錄系統(tǒng)110最好是具有存儲設(shè)備，如硬驅(qū)動器和圖像捕捉卡的計算機(jī)或其他的處理器。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到圖像記錄系統(tǒng)110可以是在本領(lǐng)域中已知的任何類型，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
一種軌線分析裝置，如計算機(jī)視覺系統(tǒng)112，從記錄到的監(jiān)測資料計算個體路線的軌線。然后所計算的軌線與數(shù)據(jù)庫114中已知的軌線作比較。在數(shù)據(jù)庫114中的已知軌線最好與建筑物中每個授權(quán)的個人相關(guān)聯(lián)。如果在所計算的軌線和數(shù)據(jù)庫114中已知的軌線沒有匹配，告警系統(tǒng)116觸發(fā)告警信號，并最好將同樣的信號通過一種數(shù)據(jù)鏈路119，如電話線路(POTS)發(fā)送到一個中心監(jiān)測場所118。這樣的計算機(jī)視覺系統(tǒng)112在技術(shù)上是眾所周知的，如描述在下文中Grimson etal.，“Using Adaptive Tracking to classify and MonitorActivities in a Site，”IEEE Conference on Computer Vision andPattern Recognition，Santa Barbara，CA，June 23rd-25th，1998。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，計算機(jī)視覺系統(tǒng)112可以是本領(lǐng)域中已知的任何類型，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神，如描述在下文中Stauffer，“Automatic hierarchical classification usingtime-based co-occurrences，”IEEE Conference on ComputerVision and Pattern Recognition，Vol.II，pp.333-339，F(xiàn)ortCollins，CO，June 23rd-25th，1999。
告警系統(tǒng)116可以是本領(lǐng)域中已知的一種典型的告警系統(tǒng)，具有磁性的門接觸傳感器120和/或紅外檢測器(未示出)，另外能夠接收和處理來自計算機(jī)視覺系統(tǒng)112的信息。安全監(jiān)測系統(tǒng)也包括告警系統(tǒng)110。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在確定是否觸發(fā)告警信號時告警系統(tǒng)并不需要包括這些通常的檢測器，而僅僅取決于由計算機(jī)視覺系統(tǒng)112所實施的軌線分析。
另一種方案是，安全監(jiān)測系統(tǒng)100進(jìn)一步包括一個數(shù)據(jù)庫，用于存儲對于建筑物中每個授權(quán)個人的圖像數(shù)據(jù)，如面部圖像數(shù)據(jù)。在家庭住所的情況下，住在家中的人的面部最好被出口和/或入口攝像機(jī)104，106記錄下來，并存儲在數(shù)據(jù)庫114中。雖然對于已知軌線和面部圖像數(shù)據(jù)可以使用分開的數(shù)據(jù)庫，圖1示出一種用于兩者的單一數(shù)據(jù)庫114。在其中計算機(jī)視覺系統(tǒng)112確定該軌線不是數(shù)據(jù)庫114中已知軌線之一，代替觸發(fā)告警裝置，安全監(jiān)測系統(tǒng)100可以按另一種方案使用識別系統(tǒng)122，將來自攝像機(jī)104，106，120之一的個體圖像與數(shù)據(jù)庫114中已存儲的圖像數(shù)據(jù)(如面部)作比較，確定是否該個體是授權(quán)個體之一。如果所存儲的圖像與數(shù)據(jù)庫114中已存儲的圖像數(shù)據(jù)之間沒有匹配，則系統(tǒng)100如以上所描述的那樣，通過觸發(fā)告警信號到中心監(jiān)測場所118進(jìn)行下去。面部識別算法和系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，如由S.Gutta等所描述的算法，F(xiàn)ace Recognition，Sixth International Conference on Computer Vision，pgs.646-651，IEEE，January 4-7 1998，Mumbai，India。
如果所計算的和來自計算機(jī)視覺系統(tǒng)112的已知軌線的比較，或者所存儲的圖像與數(shù)據(jù)庫114中已存儲的圖像數(shù)據(jù)的比較結(jié)果是匹配，告警信號未被觸發(fā)。在所計算的軌線并不與數(shù)據(jù)庫114中已知的軌線之一匹配，但該個體的面部與授權(quán)個體的面部之一匹配，則所計算的軌線被添加到對于該個體的已知軌線中。
一種用于實踐本發(fā)明的優(yōu)選方法將參考圖2的流程圖進(jìn)行描述，該方法一般用參考數(shù)字200表示。在步驟202，通常具有彩色視頻圖像數(shù)據(jù)形式的圖像數(shù)據(jù)被內(nèi)部的和/或外部的攝像機(jī)104，106，108捕獲，監(jiān)測在建筑物102內(nèi)部和/或外部的一個個體的路線。在步驟204，所監(jiān)測的個體的路線被記錄在圖像記錄系統(tǒng)110中。在步驟206，計算機(jī)視覺系統(tǒng)112分析所記錄到的圖像數(shù)據(jù)并計算該個體的路線的軌線。在步驟208，所計算的軌線與數(shù)據(jù)庫114中已知的軌線相比較。
在步驟210，確定是否所計算的軌線與已知軌線之一匹配。如果在所計算的軌線和已知軌線之一之間存在匹配，本方法沿著路徑210a進(jìn)行到步驟212，在其中告警系統(tǒng)16并不觸發(fā)告警裝置。換句話說，檢測出該個體并不觸發(fā)告警裝置，因為他的軌線與已知軌線之一匹配，使他可能具有在建筑物中的授權(quán)。如果所計算的軌線并不與已知軌線之一匹配，則本方法可以沿著路徑210b(如虛線所示)進(jìn)行到步驟214，在其中告警系統(tǒng)116觸發(fā)告警裝置，并最好沿著數(shù)據(jù)鏈路119將該告警信號發(fā)送到中心監(jiān)測場所118。另一種方案是，如果所計算的軌線并不與已知軌線之一匹配，本方法優(yōu)選地沿著路徑210c進(jìn)行到步驟216。在步驟216，在來自攝像機(jī)之一的個體的圖像與數(shù)據(jù)庫114中已存儲的圖像數(shù)據(jù)(最好是在該建筑物中授權(quán)的個體的面部數(shù)據(jù))之間進(jìn)行比較。
在步驟218，確定是否該個體是授權(quán)個體之一。換句話說，確定是否在被捕獲的個體圖像和已存儲的授權(quán)個體圖像之間存在匹配。如果沒有匹配，本方法沿著路徑218a進(jìn)行到步驟214，在其中由告警系統(tǒng)116觸發(fā)告警信號。然而，如果在該個體和授權(quán)個體的圖像數(shù)據(jù)之間存在匹配，即使該個體的軌線并不與已知軌線之一匹配，本方法沿著路徑218b進(jìn)行到步驟212，在其中確定不觸發(fā)告警信號。在這種情況下，在步驟220，本方法也優(yōu)先將所計算的軌線添加到對于所識別的個體的已知軌線中。因此，用這種方法，系統(tǒng)在被使用時可以建立可接受的已知軌線數(shù)據(jù)庫，也可以考慮任何授權(quán)個體的習(xí)慣或環(huán)境的變化。例如，家具可被移動，造成到冰箱有不同的路線，或者一個授權(quán)個體可以永久地或暫時地成為非使能，他的或她的路線可以變得更加有效率。
雖然作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案考慮的內(nèi)容已被展示和描述，當(dāng)然，將會理解各種各樣形式上或細(xì)節(jié)上的修改和變化可容易地完成而不偏離本發(fā)明的精神。因此本發(fā)明不限于所描述和展示的具體形式，而是應(yīng)該被解釋為覆蓋所有可以歸在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.一種安全監(jiān)測系統(tǒng)(100)包括至少一種攝像機(jī)(104，106，108)，用于監(jiān)測在一個建筑物(102)內(nèi)部和/或外部的個體的路線；一個記錄器(110)，用于記錄對該個體的監(jiān)測結(jié)果；軌線分析裝置，用于從所記錄的監(jiān)測結(jié)果計算該個體的路線的軌線；比較裝置，用于將該軌線與已知軌線作比較；和告警系統(tǒng)(116)，用于根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送告警信號。
2.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中該至少一種攝像機(jī)(104，106，108)包括用于建筑物(102)中入口，出口，和一個或多個房間中每一個的攝像機(jī)。
3.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中該至少一種攝像機(jī)(104，106，108)是一種電視攝像機(jī)，記錄器(110)記錄在建筑物(102)內(nèi)部和/或外部的個體的路線的視頻信號片斷。
4.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中該軌線分析裝置是一種計算機(jī)視覺系統(tǒng)(112)。
5.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中該軌線分析裝置根據(jù)從監(jiān)測結(jié)果導(dǎo)出的空間和/或時間信息計算個體的軌線。
6.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中如果軌線與已知軌線之一并不匹配則告警系統(tǒng)(116)發(fā)送告警信號。
7.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中如果軌線與已知軌線之一匹配，則告警系統(tǒng)(116)不發(fā)送告警信號。
8.如權(quán)利要求1的安全監(jiān)測系統(tǒng)，還包括一個數(shù)據(jù)庫(114)，用于存儲建筑物中每個授權(quán)個體的圖像數(shù)據(jù)；和一種識別系統(tǒng)(122)，用于將來自至少一種攝像機(jī)(104，106，108)的個體圖像與數(shù)據(jù)庫(114)中已存儲的圖像數(shù)據(jù)作比較，并用于確定是否該個體是授權(quán)個體之一。
9.如權(quán)利要求8的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中在數(shù)據(jù)庫(114)中已存儲的圖像數(shù)據(jù)是面部圖像，該識別系統(tǒng)(122)是一種面部識別系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求8的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中如果軌線并不與已知軌線之一匹配，和該個體被確定不是授權(quán)個體之一，則告警系統(tǒng)(116)發(fā)送告警信號。
11.如權(quán)利要求8的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中如果軌線與已知軌線之一匹配，或該個體被確定是授權(quán)個體之一，則告警系統(tǒng)(116)不發(fā)送告警信號。
12.一種用于監(jiān)測建筑物(102)的方法，該方法包括如下的步驟監(jiān)測建筑物(102)內(nèi)部和/或外部的個體的路線；記錄對該個體的監(jiān)測結(jié)果；從監(jiān)測結(jié)果計算個體的路線的軌線；將軌線與已知軌線作比較；和根據(jù)比較結(jié)果確定是否發(fā)送告警信號。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中該計算步驟包括根據(jù)從監(jiān)測結(jié)果導(dǎo)出的空間和/或時間信息計算該個體的軌線。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中該確定步驟包括如果軌線并不與已知軌線之一匹配，發(fā)送告警信號
15.如權(quán)利要求12的方法，其中該確定步驟包括如果軌線與已知軌線之一匹配，不發(fā)送告警信號。
16.如權(quán)利要求12的方法，還包括以下步驟存儲建筑物(102)中每個授權(quán)個體的圖像數(shù)據(jù)；和將來自至少一種攝像機(jī)(104，106，108)的個體圖像與數(shù)據(jù)庫(114)中已存儲的圖像數(shù)據(jù)作比較，和用于確定是否該個體是授權(quán)個體之一。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中該確定步驟包括如果軌線并不與已知軌線之一匹配，和該個體被確定為不是授權(quán)個體之一，則發(fā)送告警信號。
18.如權(quán)利要求8的方法，其中該確定步驟包括如果軌線與已知軌線之一匹配，或該個體被確定為是授權(quán)個體之一，則不發(fā)送告警信號。
19.如權(quán)利要求16的方法，其中如果確定步驟確定軌線并不與已知軌線之一匹配，和該個體被確定為是授權(quán)個體之一，則該方法還包括將該軌線添加到已知軌線中的步驟。
全文摘要
一種安全監(jiān)測系統(tǒng)包括至少一種攝像機(jī)，用于監(jiān)測建筑物內(nèi)部和/或外部的個體的路線；一個記錄器，用于記錄對該個體的監(jiān)測結(jié)果；軌線分析器，用于從所記錄的監(jiān)測結(jié)果計算個體路線的軌線；比較器，用于將該軌線與已知軌線作比較，和一個告警系統(tǒng)，用于如果軌線并不與已知軌線之一匹配，發(fā)送告警信號。最好一種電視攝像機(jī)被使用在建筑物中每個入口，出口和一個或多個房間中，記錄器記錄建筑物內(nèi)部和/或外部的個體的路線的視頻信號片斷。最好該系統(tǒng)也包括一個數(shù)據(jù)庫，用于存儲建筑物中每個授權(quán)個體的圖像數(shù)據(jù)；和一種識別系統(tǒng)，用于將來自至少一種攝像機(jī)的個體圖像與數(shù)據(jù)庫中已存儲的圖像數(shù)據(jù)作比較，和用于確定是否該個體是授權(quán)個體之一，其中如果軌線并不與已知軌線之一匹配，或該個體被確定不是授權(quán)個體之一，則告警系統(tǒng)發(fā)送告警信號。
文檔編號G06T7/20GK1401112SQ01804872
公開日2003年3月5日 申請日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月12日
發(fā)明者S·古塔, T·布羅德斯基 申請人:皇家菲利浦電子有限公司