專利名稱：基于智能視頻分析的物品失竊檢測與報(bào)警裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺傳感器技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，是一種利用計(jì)算機(jī)視覺方法對監(jiān)控視頻進(jìn)行智能分析以判斷視場內(nèi)被監(jiān)控物品是否失竊的裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)監(jiān)視領(lǐng)域中，視場內(nèi)的監(jiān)視一般都是有專門的安保人員輪流M小時(shí)看守， 或者在含有多個(gè)監(jiān)控屏幕的電視墻前面的專人監(jiān)控，這種做法不但浪費(fèi)人力，同時(shí)由于長時(shí)間的連續(xù)觀察非常容易引起視覺疲勞，容易遺漏案發(fā)時(shí)的細(xì)節(jié)。為解決上述人工檢測識(shí)別方法存在的問題，目前較多采用的是將視頻捕獲設(shè)備獲取的視頻實(shí)時(shí)地傳輸?shù)浇K端設(shè)備，如計(jì)算機(jī)上，通過分析被監(jiān)視物品附近是否有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)，如果有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)，則當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)離開被監(jiān)視物品時(shí)判定監(jiān)控物品是否還存在的方法，這種方法適合監(jiān)視多個(gè)目標(biāo)的場景，但是這種方法目前的誤報(bào)率和漏報(bào)率很高。本發(fā)明所提出的通過二維相關(guān)運(yùn)算計(jì)算視頻幀之間相似度的方法和基于此方法的物品失竊檢測和報(bào)警能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視目標(biāo)物品的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)信號，提高準(zhǔn)確率，同時(shí)能夠自動(dòng)保存案發(fā)前后的視頻記錄，方便物主及公安機(jī)關(guān)鎖定嫌疑人。這些功能很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)視產(chǎn)品性能的不足，節(jié)約人力物力。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和綜合國力逐步提高，智能化監(jiān)視系統(tǒng)在軍事、 銀行、交通等關(guān)鍵行業(yè)的預(yù)警、安全防范和現(xiàn)代化管理中的需求和應(yīng)用愈加廣泛。作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的智能監(jiān)控裝置，本發(fā)明具有很好的應(yīng)用前景和巨大的市場需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于智能視頻分析的物品失竊檢測方法與裝置，本發(fā)明所公開的方法采用二維相關(guān)算法，該方法對環(huán)境的光照變化具有很強(qiáng)適應(yīng)能力。本發(fā)明所公開的裝置在操作人員不參與的情況下能夠完成物品的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對失竊事件能夠及時(shí)報(bào)警，具有實(shí)時(shí)性高，不間斷工作，及時(shí)記錄作案現(xiàn)場的視頻信息的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所公開的的基于視頻分析的物品失竊檢測方法的處理過程主要包括人為的選取目標(biāo)物體所在的區(qū)域的圖像矩陣，自適應(yīng)設(shè)置檢測的閾值，實(shí)時(shí)分析每幀視頻中目標(biāo)矩陣的相似度，根據(jù)相似度和檢測閾值的大小判斷物品是否丟失。人為的選取目標(biāo)物體所在的區(qū)域的圖像矩陣，即選取目標(biāo)區(qū)域的位置和大小，設(shè)定視頻算法分析的對象。自適應(yīng)設(shè)置檢測的閾值，根據(jù)場景中有目標(biāo)物和沒有目標(biāo)物兩種情況，計(jì)算出兩個(gè)相似度，然后以兩個(gè)相似度的平均值作為閾值，這種閾值設(shè)定方法具有很好的自適應(yīng)性。在實(shí)時(shí)監(jiān)控的過程中計(jì)算每幀圖像與目標(biāo)圖像之間的相似度，根據(jù)檢測閾值判斷目標(biāo)是否被竊取。本發(fā)明所公開的基于智能視頻分析的物品失竊檢測與報(bào)警裝置，采用具有UPS功能的電源，能夠消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源
4污染”，改善電源質(zhì)量，同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí)能夠正常工作同時(shí)發(fā)出警報(bào)信號。攝像機(jī)與紅外線燈組裝在一起，安裝在被監(jiān)控目標(biāo)的前方能夠在視場獲得目標(biāo)較大面積的位置，距離10米范圍以內(nèi)。DSP視頻采集與處理電路包含片SDRAM(MT48LC4M32B2)芯片作為處理器內(nèi)存， 設(shè)有JTAG調(diào)試端口，PCI接口，存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的FLASH芯片AiC9LV033C，視頻解碼芯片 TVP5150，視頻編碼芯片ADV7174等構(gòu)成一個(gè)視頻分析處理的平臺(tái)。報(bào)警電路包含兩路繼電器的干接點(diǎn)輸出，分別作為閃爍燈光的開關(guān)和報(bào)警聲開關(guān)，在物品移走后，現(xiàn)場的閃爍燈打開，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。視頻記錄存儲(chǔ)設(shè)備使用工控機(jī)和硬盤系統(tǒng)作為視頻錄像存儲(chǔ)設(shè)備，通過PCI與 DSP視頻采集與處理電路連接，能夠連續(xù)的進(jìn)行視頻存儲(chǔ)，或者只存儲(chǔ)報(bào)警前后15s的視頻 fn息ο


圖1為本發(fā)明的算法框圖。圖2為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明裝置的DSP視頻采集與處理電路
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員能夠更好地理解本發(fā)明的方法和裝置，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明的算法流程圖，在設(shè)定監(jiān)控目標(biāo)時(shí)需要初始化模塊101和模塊102， 每一次更新目標(biāo)都需要重新初始化這兩個(gè)模塊。重新初始化時(shí)首先錄制一段沒有目標(biāo)的背景視頻，然后放上目標(biāo)物品在錄制一段視頻，兩段視頻完成后，然后手動(dòng)在主控機(jī)顯示器上提取目標(biāo)物品的像素區(qū)域，接下來系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行模塊102的運(yùn)算，最后自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。進(jìn)入工作狀態(tài)后，系統(tǒng)會(huì)在103、103、105模塊中循環(huán)判斷，當(dāng)106模塊或105模塊判斷為否時(shí)，算法會(huì)進(jìn)入到報(bào)警輸出106模塊中去，并且持續(xù)發(fā)出警報(bào)信號，直到管理人員復(fù)位系統(tǒng)為止。圖2為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖，如圖201模塊為UPS功能的電源模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定安全的電源，在供電被犯罪分子切斷時(shí)具有3分鐘的持續(xù)供電能力，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)信號。為了拍攝清晰的目標(biāo)圖像202模塊安裝在監(jiān)視目標(biāo)的10米范圍之內(nèi)。203 模塊直接分析來自202的視頻信號，并且連續(xù)地將視頻信號傳輸給205裝置，當(dāng)203模塊檢測出物品被竊時(shí)發(fā)出報(bào)警信號給報(bào)警電路。205為工控機(jī)設(shè)備能夠設(shè)置連續(xù)或分段存儲(chǔ)視頻信息。圖3為DSP視頻采集與處理電路的結(jié)構(gòu)，電路中除包括SDRAM、FLASH、JTAG等基本芯片外，還有301模塊作為視頻解碼芯片，將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。DSP視頻采集與處理電路與主控機(jī)通過PCI接口連接，可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求
1.一種智能視頻物品失竊檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、提取目標(biāo)物品區(qū)域像素；步驟二、根據(jù)目標(biāo)被移走的幀和目標(biāo)存在的幀所測的相似度設(shè)定監(jiān)測閾值；步驟三、將當(dāng)前幀與提取的目標(biāo)像素進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算提取相似度；步驟四、比較步驟三所得的相似度與檢測閾值比較，相似度低于閾值時(shí)報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于目標(biāo)像素的提取有操作人員自行設(shè)定，選取最小的可以包圍目標(biāo)的矩形框內(nèi)的像素作為目標(biāo)像素，確定矩形框的大小和位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于檢測閾值的設(shè)定是通過二維相關(guān)運(yùn)算求目標(biāo)存在的幀與目標(biāo)存在的幀之間的相似度Rsiml和目標(biāo)存在的幀與目標(biāo)不存在的幀之間的相似度Rsim2,并求取相似度Rsiml和相似度Rsim2的平均值作為檢測閾值。檢測閾值計(jì)算公式為-A— = sum{(A, -mean{A,)) (A, -Mean(Ai)))Rstm2 = SumKAl - mean{A])) <S> (An — mean(An))}Gt — (RSimi+RSi_2) /2其中A1表示目標(biāo)存在時(shí)目標(biāo)區(qū)域的像素矩陣，An表示目標(biāo)不存在時(shí)目標(biāo)區(qū)域的像素矩陣，兩個(gè)像素矩陣大小相同均為mXn，mean (A)表示A中所有元素的平均值，Iisim代表相似度， 代表矩陣叉乘，sum{}表示矩陣元素求和，Gt表示監(jiān)測閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)前視頻幀目標(biāo)矩陣的相似度為Rsimc = sum\^A} -mean(A]))^(Ac — mean(Ac))}比較Rsim。與GT，如果Rsim。大于Gt則物體判定目標(biāo)存在；如果Rsim。小于Gt則物體判定目標(biāo)失竊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的智能視頻物品失竊檢測和報(bào)警裝置，其特征在于由UPS 功能電源、攝像機(jī)、紅外線燈組、DSP視頻采集與處理電路、報(bào)警電路、視頻記錄存儲(chǔ)設(shè)備等六個(gè)部分組成。電源部分帶有UPS電路，使裝置在電源異常時(shí)繼續(xù)工作并且發(fā)出報(bào)警信號。 攝像機(jī)對視場內(nèi)的監(jiān)視場景實(shí)時(shí)拍攝，在視場較暗時(shí)紅外線燈組自動(dòng)調(diào)節(jié)照射強(qiáng)度使視場的亮度保持在一定范圍之內(nèi)，DSP視頻采集與處理電路捕獲攝像機(jī)的視頻信號，進(jìn)行實(shí)時(shí)的目標(biāo)監(jiān)視和攝像機(jī)狀態(tài)分析，當(dāng)監(jiān)視目標(biāo)丟失，攝像機(jī)被遮擋，失幀或者市電供電中斷時(shí)通過報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號，并且存儲(chǔ)之前1 和之后1 的視頻記錄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能視頻物品失竊檢測和報(bào)警裝置，其特征在于電源為市電整流濾波穩(wěn)壓電路或電池與UPS電源的組合，有效降低電源紋波，隔離浪涌，在供電被犯罪分子切斷后能夠獨(dú)立工作3分鐘，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能視頻物品失竊檢測和報(bào)警裝置，其特征在于攝像機(jī)為 PAL或NTCS的視頻格式輸出，并且與紅外線燈組合進(jìn)行視場亮度的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能視頻物品防盜監(jiān)控裝置，其特征在于DSP視頻采集與處理電路由DSP主處理芯片、視頻解碼芯片、FLASH程序存儲(chǔ)器、SDRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、主控計(jì)算機(jī)通信電路和外圍電路組成，其中DSP主處理芯片運(yùn)行權(quán)利要求1中所述的智能視頻物品失竊檢測方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能視頻物品失竊檢測和報(bào)警裝置，其特征在于報(bào)警電路由劇烈閃爍的LED燈和大功率報(bào)警揚(yáng)聲器組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能視頻物品失竊檢測和報(bào)警裝置，其特征在于視頻記錄存儲(chǔ)設(shè)備由工控機(jī)和硬盤系統(tǒng)組成，能夠按照設(shè)定實(shí)時(shí)連續(xù)存儲(chǔ)視頻信號或者只存報(bào)警前后15s的視頻監(jiān)控錄像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于智能視頻分析的物品失竊檢測裝置和方法。檢測算法使用二維相關(guān)運(yùn)算，通過比較監(jiān)視區(qū)域內(nèi)各幀之間相似度來判斷物品是否失竊，靈敏度高，抗干擾性好，設(shè)定后忽略背景影響無需更新目標(biāo)區(qū)域像素。根據(jù)本算法的裝置由UPS功能電源、攝像機(jī)、紅外線燈組、DSP算法分析電路、報(bào)警電路、視頻錄像存儲(chǔ)設(shè)備等六個(gè)部分組成。本發(fā)明可應(yīng)用于各種物品防盜監(jiān)測領(lǐng)域，在所監(jiān)視的物品被移走后發(fā)出報(bào)警信號，并且將物品丟失前后15s的視頻進(jìn)行存儲(chǔ)，提供公安機(jī)關(guān)破案線索。本發(fā)明提供了一種應(yīng)用先進(jìn)電子技術(shù)、多重安全設(shè)計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視貴重物品，防止其失竊的新裝置。
文檔編號G08B13/196GK102254395SQ20111015064
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者張耀輝, 梁小龍, 王金龍, 魯東, 鮑劍濤 申請人:北京引創(chuàng)科技有限責(zé)任公司, 北京立成朗明科技發(fā)展有限公司, 哈爾濱天智網(wǎng)絡(luò)通信工程有限公司