基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法及越界監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于視頻監(jiān)控的越界 檢測方法及越界監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為現(xiàn)代安防的主要手段之一，智能視頻監(jiān)控有著非常良好的發(fā)展前景。其中越 界檢測是智能視頻監(jiān)控的一個(gè)重要方面。
[0003] 目前流行的越界檢測主要采用紅外線對射感應(yīng)器、激光反射傳感器等工具來實(shí) 現(xiàn)。紅外線對射感應(yīng)器利用人體紅外線使檢測電流發(fā)生變化準(zhǔn)確率高，但容易受強(qiáng)太陽光 等多種含有紅外線的光源干擾。激光反射傳感器通過發(fā)射激光光束并接收該激光光束的反 射波來確定被測物體距離，精度高，抗光、電干擾能力強(qiáng)，但不適用于地形起伏的復(fù)雜環(huán)境 且激光對人體有傷害。如果采用普通的視頻監(jiān)控，需要配置工作人員來進(jìn)行判斷，成本較高 且容易發(fā)生失誤。
[0004] 而計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的智能圖像處理能準(zhǔn)確檢測越界，對人體無害且受環(huán)境地形影 響小。目前常用的越界檢測方法有幀間差分法、背景減法和光流法等，這些方法都是從視頻 序列中檢測運(yùn)動目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)越界報(bào)警功能，因此其針對的視頻圖像的地域范圍比較小，例 如僅為倉庫大門處的監(jiān)控圖像。如果區(qū)域邊界較大，特別是對于一些位于野外、地勢復(fù)雜的 大面積區(qū)域，就需要配置數(shù)量較多的監(jiān)控設(shè)備，且不能很好的適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法 及越界監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)定的邊界進(jìn)行越界檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)較大區(qū)域和復(fù)雜場地的越界檢 測。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法，包括以下 步驟：
[0007] Sl :用戶在視頻監(jiān)控圖像上沿警示區(qū)域的邊沿依次設(shè)置警示區(qū)域的邊界頂點(diǎn)，將 相鄰邊界頂點(diǎn)連接得到警示區(qū)域封閉邊界線，并在封閉邊界線的兩個(gè)相鄰端點(diǎn)之間設(shè)置安 全通道線段的端點(diǎn)，連接安全通道線段端點(diǎn)得到安全通道線段；根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置跟蹤目 標(biāo)位于邊界線內(nèi)部和外部的安全標(biāo)識，至少將其中一種情況的安全標(biāo)識設(shè)置為1，其余為 〇 ；
[0008] S2:對封閉邊界線進(jìn)行擴(kuò)大和縮小，得到擴(kuò)大邊界線和縮小邊界線，將擴(kuò)大邊界線 和縮小邊界線所圍區(qū)域作為跟蹤區(qū)域；初始化跟蹤目標(biāo)集合〇為空集，每個(gè)跟蹤目標(biāo)對應(yīng) 一個(gè)坐標(biāo)隊(duì)列；
[0009] S3 :對每幀視頻監(jiān)控圖像進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測，得到運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域，篩選出位于跟蹤 區(qū)域的運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域，再將篩選得到的運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域與跟蹤目標(biāo)集合0的跟蹤目標(biāo)進(jìn)行匹 配跟蹤，分為以下情況：
[0010] (1)如果有運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域無法找到匹配的跟蹤目標(biāo)，將該運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域作為新的 跟蹤目標(biāo)加入跟蹤目標(biāo)集合〇,將其質(zhì)心坐標(biāo)加入坐標(biāo)隊(duì)列；
[0011] (2)如果有運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域與跟蹤目標(biāo)一一對應(yīng)匹配，將運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域的質(zhì)心坐標(biāo) 加入跟蹤目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列；
[0012] (3)如果有一個(gè)運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域與X個(gè)跟蹤目標(biāo)匹配，其中X > 1，將運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域 的質(zhì)心坐標(biāo)分別加入X個(gè)跟蹤目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列；
[0013] (4)如果有Y個(gè)運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域與跟蹤目標(biāo)匹配，其中Y> 1，將該跟蹤目標(biāo)分離成 Y個(gè)跟蹤目標(biāo)，每個(gè)跟蹤目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列均復(fù)制分離前跟蹤目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列，然后將本幀中 運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域的質(zhì)心坐標(biāo)分別加入對應(yīng)跟蹤目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列；
[0014] (5)目標(biāo)消失：如果沒有運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域與跟蹤目標(biāo)匹配，將該跟蹤目標(biāo)從跟蹤目 標(biāo)集合Q中刪除，并刪除對應(yīng)的坐標(biāo)隊(duì)列；
[0015] S4 :每幀視頻監(jiān)控圖像進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測和匹配跟蹤后，進(jìn)行目標(biāo)行為分析，具體 包括以下步驟：
[0016] S4. 1 :對于跟蹤目標(biāo)集合0中的每個(gè)跟蹤目標(biāo)，首先判斷質(zhì)心到邊界線各條邊的 垂心是否位于對應(yīng)頂點(diǎn)之間，如果不是，計(jì)算對應(yīng)兩個(gè)頂點(diǎn)與跟蹤目標(biāo)質(zhì)心的距離，選擇其 中較小值作為質(zhì)心到該條邊的距離，否則計(jì)算質(zhì)心到該條邊的距離；從所有距離中篩選出 最小距離D niin;
[0017] S4. 2 :判斷是否Dmin< HD1，Hdi表示預(yù)設(shè)閾值，如果不是，目標(biāo)安全，不作任何操作， 否則進(jìn)入步驟S4. 3 ;
[0018] S4. 3 :計(jì)算質(zhì)心到安全通道線段的垂心(Kv)，如果垂心(氣，在安全通道線段 上，進(jìn)入步驟S4. 4,否則進(jìn)入步驟S4. 5。
[0019] S4. 4 :計(jì)算質(zhì)心到安全通道線段的距離D1，如果D1S D min，目標(biāo)安全，不作任何操 作，否則進(jìn)入步驟S4. 5 ;
[0020] S4. 5 :判斷是否Dmin<HD2，HD2表示預(yù)設(shè)閾值，并且H D2<HD1，如果是進(jìn)行報(bào)警，并根 據(jù)目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列在視頻監(jiān)控畫面中標(biāo)示出目標(biāo)軌跡，否則進(jìn)入步驟S4. 6 ;
[0021] S4. 6 :判斷跟蹤目標(biāo)在邊界線外部還是內(nèi)部，再判斷對應(yīng)的安全標(biāo)識是否為1，如 果是，進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列在視頻監(jiān)控畫面中標(biāo)示出目標(biāo)軌跡，否則目標(biāo)安 全，不作任何操作；
[0022] S5 :判斷越界檢測是否結(jié)束，如果是，檢測結(jié)束，否則返回步驟S3對下一幀監(jiān)控視 頻圖像進(jìn)行檢測。
[0023] 本發(fā)明還提供一種基于視頻監(jiān)控的越界監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括視頻監(jiān)控設(shè) 備、視頻采集模塊、越界檢測模塊、視頻存儲模塊、監(jiān)控設(shè)備設(shè)置模塊、越界檢測設(shè)置模塊、 用戶管理模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊，其中：
[0024] 視頻監(jiān)控設(shè)備用于對區(qū)域邊界進(jìn)行視頻監(jiān)控；
[0025] 視頻采集模塊用于采集視頻監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控視頻，分別發(fā)送給越界檢測模塊和視 頻存儲模塊。
[0026] 越界檢測模塊按照權(quán)利要求1所述的基于視頻監(jiān)控的越界監(jiān)控方法進(jìn)行越界檢 測，一旦檢測到需要預(yù)警或報(bào)警的異常情況，將對應(yīng)的異常監(jiān)控視頻片段、目標(biāo)坐標(biāo)隊(duì)列存 入視頻存儲模塊，并向報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警指令、向顯示模塊發(fā)送異常監(jiān)控視頻顯示指令；
[0027] 視頻存儲模塊用于存儲來自視頻采集模塊的監(jiān)控視頻和來自越界檢測模塊的異 常監(jiān)控視頻片段、目標(biāo)坐標(biāo)隊(duì)列；
[0028] 監(jiān)控設(shè)備設(shè)置模塊用于用戶設(shè)置視頻監(jiān)控設(shè)備參數(shù)，并發(fā)送給視頻監(jiān)控設(shè)備；
[0029] 越界檢測設(shè)置模塊用于用戶設(shè)置越界檢測參數(shù)，包括警示區(qū)域的邊界頂點(diǎn)、安全 通道線段的端點(diǎn)，將越界檢測參數(shù)發(fā)送給越界檢測模塊。
[0030] 用戶管理模塊用于設(shè)置不同等級用戶的權(quán)限；
[0031] 報(bào)警模塊用于根據(jù)越界檢測模塊的報(bào)警指令進(jìn)行報(bào)警；
[0032] 顯示模塊用于從視頻存儲模塊中讀取監(jiān)控視頻進(jìn)行顯示，當(dāng)接收到越界檢測模塊 發(fā)送的異常監(jiān)控視頻顯示指令，從視頻存儲模塊中讀取目標(biāo)坐標(biāo)隊(duì)列，在視頻監(jiān)控畫面中 標(biāo)示出目標(biāo)軌跡。
[0033] 本發(fā)明基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法及越界監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)用戶設(shè)置的邊界線頂 安全通道線段的端點(diǎn)得到封閉邊界線和安全通道線段，對封閉邊界線進(jìn)行擴(kuò)大和縮小得到 跟蹤區(qū)域，然后對每幀視頻監(jiān)控圖像進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測，篩選出位于跟蹤區(qū)域的運(yùn)動目標(biāo) 區(qū)域，再將篩選得到的運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域與跟蹤目標(biāo)進(jìn)行匹配跟蹤，得到跟蹤目標(biāo)的坐標(biāo)隊(duì)列， 對跟蹤目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)行為分析，判斷是否有越界危險(xiǎn)，如果安全則不作任何操作，如果越界 危險(xiǎn)很大則報(bào)警，否則根據(jù)安全標(biāo)識判斷是否需要對當(dāng)前異常情況進(jìn)行預(yù)警，在報(bào)警或預(yù) 警時(shí)根據(jù)目標(biāo)坐標(biāo)隊(duì)列標(biāo)示出目標(biāo)軌跡。
[0034] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0035] (1)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)自動越界檢測與報(bào)警，可以減少監(jiān)控人員工作強(qiáng)度，提高監(jiān)控 主動性和工作效率；
[0036] (2)本發(fā)明可以使用戶自行設(shè)置邊界線和安全通道，能夠靈活適用于各種場景；
[0037] (3)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)大范圍、復(fù)雜地形環(huán)境下的越界檢測，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0038] 圖1是基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法的【具體實(shí)施方式】流程圖；
[0039] 圖2是本實(shí)施例中邊界線和安全通道示意圖；
[0040] 圖3是基于背景估計(jì)的運(yùn)動目標(biāo)檢測方法的流程示意圖；
[0041] 圖4是目標(biāo)行為分析的流程示意圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明基于視頻監(jiān)控的越界監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0043] 圖6是對本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0045] 圖1是基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法的【具體實(shí)施方式】流程圖。如圖1所示，本發(fā) 明基于視頻監(jiān)控的越界檢測方法包括以下步驟：
[0046] SlOl :設(shè)置參數(shù)，即邊界線、安全通道線段及安全標(biāo)識：
[0047] 用戶在視頻監(jiān)控圖像上沿警示區(qū)域的邊沿依次設(shè)置警示區(qū)域的邊界頂點(diǎn)，將相鄰 邊界頂點(diǎn)連接得到警示區(qū)域封閉邊界線，并在封閉邊界線的兩個(gè)相鄰端點(diǎn)之間設(shè)置安全通 道線段的端點(diǎn)，連接安全通道線段端點(diǎn)得到安全通道線段。并且根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置跟蹤目 標(biāo)位于邊界線內(nèi)部和外部的安全標(biāo)識，至少將其中一種情況的安全標(biāo)識設(shè)置為1，其余為 Oo
[0048] 圖2是本實(shí)施例中邊界線和安全通道示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例的邊界線是 一個(gè)不規(guī)則五邊形，頂點(diǎn)集合A = {叫，a2, a3, a4, a5}，安全通道為線段L，其端點(diǎn)IJP I i在邊 界線頂點(diǎn)&1和a5之間。根據(jù)邊界線頂點(diǎn)的坐標(biāo)即可得到邊界線各邊的方程，同理可能得到 安全通道線段的方程，將邊界線方程和安全通道線段方程保存。運(yùn)動目標(biāo)從任何方向跨越 安全通道線段以外的邊界都屬于非法越界。
[0049] 安全標(biāo)識用于標(biāo)識對位于邊界線內(nèi)部和外部的目標(biāo)的監(jiān)控力度，例如某些應(yīng)用場 景中，對外部入侵的監(jiān)控力度更強(qiáng)，對內(nèi)部入侵的監(jiān)控力度較弱，可以只設(shè)置外部的安全標(biāo) 識為1。對于對內(nèi)外部監(jiān)控力度都比較強(qiáng)的應(yīng)用場景，例如監(jiān)獄等，需要將內(nèi)部和外部的安 全標(biāo)識都設(shè)置為1。安全標(biāo)識是目標(biāo)行為分析的依據(jù)之一，其具體使用方法在目標(biāo)行為分析 中說明。本實(shí)施例中將外部安全標(biāo)識設(shè)置為1，內(nèi)部安全標(biāo)識設(shè)置為0。
[0050] S102 :生成跟蹤區(qū)域：
[0051] 對封閉邊界線進(jìn)行擴(kuò)大和縮小，得到擴(kuò)大邊界線和縮小邊界線，將擴(kuò)大邊界線和 縮小邊