具备智能报警功能的网络摄像机系统

摘要

本发明公开了一种具备智能报警功能的网络摄像机系统，包括一视频信号采集模块、一设定模块、一视频信号处理模块、一网络输入输出设备。为了实现遗留物品报警、虚拟警戒线报警、镜头遮挡保护报警功能，DSP处理器执行步骤包括：(1)DSP处理器初始化；(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；(3)对检测得到的运动目标区域进行遗留物品报警、虚拟警戒线报警、镜头遮挡保护报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；(4)通过网络输入输出设备输出报警信号。系统结构简单、实时性扩展性强，具有多重网络接入功能。

权利要求

1.具备智能报警功能的网络摄像机系统，包括：

一视频信号采集模块，用于获得视频数据；

一设定模块，用于设定视频信号处理模块在遗留物品报警、虚拟警戒线、镜头遮挡保护三种工作模式中的一种工作模式下工作；

一视频信号处理模块，由通过DPRAM接口模块相连接的嵌入式CPU和DSP处理器组成，用于处理图像采集模块获得的视频数据；

一网络输入输出设备，用于将视频信号处理模块处理后的视频数据输出和输入用于控制视频信号处理模块的指令；

当设定视频信号处理模块在遗留物品报警工作模式下工作时，所述的DSP处理器执行以下步骤：(1)DSP处理器初始化；

(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；

(3)对检测得到的运动目标区域进行遗留物品报警判定，判定的方法如下：定义以下三个式子，

${\left|\right|x_{c,m}^i-x_{c,n}^{i+1}\left|\right|}^2<D^T---\left(1\right)$

$x_{c,n}^t\in A---\left(3\right)$式中t-τ1≤i＜t，τ1表示运动目标区域保持停留的时间，可以动态设定，表示第i时刻运动目标区域m的质心坐标，表示第i时运动目标区域m的前景像素集合，表示第i时刻运动目标区域m的前景像素集合与第i+1时刻运动目标区域n的前景像素集合异或后的像素数目，A表示监控区域，DT和NT1是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；

若运动目标区域满足式(1)或(2)则判定该运动目标区域固定不变，否则判定该运动目标区域在变化；

若运动目标区域满足式(3)则判定该运动目标区域n在监控区域，否则判定该运动目标区域不在监控区域；

若上三式对t-τ1≤i＜t均成立，则判定第t时刻的运动目标区域n为遗留物品，处于警戒状态；否则不处于警戒状态；

若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；

(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；

当设定视频信号处理模块在虚拟警戒线报警工作模式下工作时，所述的DSP处理器执行以下步骤：(1)DSP处理器初始化；

(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；

(3)对检测得到的运动目标区域进行虚拟警戒线报警判定，判定的方法如下：定义以下两个式子，

式中表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合，C和D分别表示虚拟警戒线划分出的两边区域，表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合与C取交集后的像素数目，表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合与D取交集后的像素数目，NT3、NT4是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；

若式(4)和式(5)对第t时刻的运动目标区域m均成立，则判定第t时刻有运动目标区域穿过虚拟警戒线，处于警戒状态；否则不处于警戒状态；若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；

(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；

当设定视频信号处理模块在镜头遮挡保护报警工作模式下工作时，所述的DSP处理器执行以下步骤：(1)DSP处理器初始化；

(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；

(3)对检测得到的运动目标区域进行镜头遮挡保护报警判定，判定的方法如下：定义下式：

式中表示第t时刻运动目标区域i的前景像素集合，表示第t时刻运动目标区域i的前景像素数目，τ3表示参加前景运动目标像素数目比较的两个时刻之间的间隔，可以动态设定，□t表示第t时刻所有运动目标区域组成的集合，R表示监控区域视频整个画面的像素数目，NT5是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；

若式(6)对第t时刻所检测到的运动目标区域成立，则判定第t时刻监控镜头被恶意遮挡、涂抹或移动，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。

若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；

(4)通过网络输入输出设备输出报警信号。

2.根据权利要求1所述的具备智能报警功能的网络摄像机系统，其特征在于，所述的嵌入式CPU采用实时操作系统RTOS，所述的DSP处理器采用定时中断循环驱动模式。

说明书

技术领域

本发明属于电子设备领域，尤其涉及一种具备智能报警功能的网络摄像机系统。

背景技术

随着视频监控需求的迅速增长、监控规模的日益扩大，人工监视已远远不能满足监控要求，视频监控系统的“智能化”变得越来越迫切。
监控规模的不断扩大、视觉分析任务的不断增多使基于PC中心服务器的集中式视觉分析处理模式呈现出了越来越突出的局限性——计算机资源和网络通讯带宽严重不足，越来越需要在摄像头前端对监控视频图像进行实时高效的本地处理，只将有关的报警状态和图像数据通过网络传输给中心服务器。嵌入式智能网络摄像机作为智能视频监控系统的前端“眼睛”，其图像获取、分析处理和网络通讯能力对整个监控系统起着越来越重要的作用。遗留物品报警、虚拟警戒线、镜头遮挡保护功能是典型的智能分析任务，其视频监控需求非常广泛。

发明内容

本发明提供了一种具备智能报警功能的网络摄像机系统，系统包括遗留物品报警、虚拟警戒线报警、镜头遮挡保护报警三种工作模式。
具备智能报警功能的网络摄像机系统，包括：
一视频信号采集模块，用于获得视频数据；
一设定模块，用于设定视频信号处理模块在遗留物品报警、虚拟警戒线、镜头遮挡保护三种工作模式中的一种工作模式下工作；
一视频信号处理模块，由通过DPRAM接口模块相连接的嵌入式CPU和DSP处理器组成，用于处理图像采集模块获得的视频数据；
一网络输入输出设备，用于将视频信号处理模块处理后的视频数据输出和输入用于控制视频信号处理模块的指令；
当设定视频信号处理模块在遗留物品报警工作模式下工作时，所述的DSP处理器执行以下步骤：
(1)DSP处理器初始化；
(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；
(3)对检测得到的运动目标区域进行遗留物品报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；
(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；
所述的对检测得到的运动目标区域进行遗留物品报警判定的方法如下：
定义以下三个式子，
${\left|\right|x_{c,m}^i-x_{c,n}^{i+1}|}^2<D^T---\left(1\right)$

$x_{c,n}^t\in A---\left(3\right)$
式中t-τ1≤i＜t，τ1表示运动目标区域保持停留的时间，可以动态设定，表示第i时刻运动目标区域m的质心坐标，表示第i时运动目标区域m的前景像素集合，表示第i时刻运动目标区域m的前景像素集合与第i+1时刻运动目标区域n的前景像素集合异或后的像素数目，A表示监控区域，DT和NT1是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；
若运动目标区域满足式(1)或(2)则判定该运动目标区域固定不变，否则判定该运动目标区域在变化；
若运动目标区域满足式(3)则判定该运动目标区域n在监控区域，否则判定该运动目标区域不在监控区域；
若上三式对t-τ1≤i＜t均成立，则判定第t时刻的运动目标区域n为遗留物品，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。
当设定视频信号处理模块在虚拟警戒线报警工作模式下工作时，所述的DSP处理器执行以下步骤：
(1)DSP处理器初始化；
(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；
(3)对检测得到的运动目标区域进行虚拟警戒线报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；
(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；
所述的对检测得到的运动目标区域进行虚拟警戒线报警判定的方法如下：
定义以下两个式子，


式中表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合，C和D分别表示虚拟警戒线划分出的两边区域，表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合与C取交集后的像素数目，表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合与D取交集后的像素数目，NT3、NT4是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；
若式(4)和式(5)对第t时刻的运动目标区域m均成立，则判定第t时刻有运动目标区域穿过虚拟警戒线，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。
当设定视频信号处理模块在镜头遮挡保护报警工作模式下工作时，所述的DSP处理器执行以下步骤：
(1)DSP处理器初始化；
(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；
(3)对检测得到的运动目标区域进行镜头遮挡保护报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；
(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；
所述的对检测得到的运动目标区域进行镜头遮挡保护报警判定的方法如下：
定义下面式(6)：

式中表示第t时刻运动目标区域i的前景像素集合，表示第t时刻运动目标区域i的前景像素数目，τ3表示参加前景运动目标像素数目比较的两个时刻之间的间隔，可以动态设定，□t表示第t时刻所有运动目标区域组成的集合，R表示监控区域视频整个画面的像素数目，NT5是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；
若式(6)对第t时刻所检测到的运动目标区域成立，则判定第t时刻监控镜头被恶意遮挡、涂抹或移动，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。
本发明所述的具备智能报警功能的网络摄像机系统，系统结构简单、高实时高精度、可扩展性强，具有有线以太网和无线GPRS多重网络接入功能，有效的实现了运动目标的监控报警功能。

附图说明

图1是本发明的技术方案流程图；
图2为本发明具备智能报警功能的网络摄像机系统的连接示意图，其中：1-视频信号处理模块，2-视频输入设备，3-局域以太网，4-远端中心服务器，5-无线GPRS卡，6-监控人员；
图3为本发明具备智能报警功能的网络摄像机系统的视频信号处理模块的内部结构图。

具体实施方式

如图2所示，具备智能报警功能的网络摄像机系统包括视频信号处理模块1，视频信号处理模块1外部接有摄像机2，网络输入输出设备包括局域以太网3、远端中心服务器4、无线GPRS卡5，视频信号处理模块1通过接入的局域以太网3和远端中心服务器4进行通讯，并通过无线GPRS卡5与远端中心服务器4进行联系，将监控区域的检测到的报警信息传输给远端中心服务器4，中心服务器4的显示器显示报警信息，监控人员6通过远端中心服务器4的显示器通过网络对视频信号处理模块1进行控制，并进行报警信息的处理。
如图3所示为所述的视频信号处理模块1的内部结构框图，包括：
嵌入式CPU，用于网络通讯；
DSP处理器，用于运动目标区域的侦测和报警；
DPRAM接口模块，用于嵌入式CPU和DSP处理器进行数据和命令的交互，该DPRAM模块的两个访问口能够实现快速的异步同时访问，嵌入式CPU采用实时操作系统RTOS，所述的DSP处理器采用定时中断循环驱动模式；
视频AD转换器，设有视频输入接口，通过PPI数据总线与DSP处理器连接，用于视频模拟信号到数字信号的转换；
第一数据存储器SDRAM，数据存储器1的数据总线、地址总线、控制线与DSP处理器的EBIU总线连接，用于数据的存储和算法运行时刻临时变量的存储；
程序存储器FLASH，程序存储器的数据总线、地址总线、控制线与嵌入式CPU的EBIU总线连接，用于程序代码的存储；
第二数据存储器SDRAM，数据存储器2的数据总线、地址总线、控制线与嵌入式CPU的EBIU总线连接，用于数据的存储和网络交互代码运行时刻临时变量的存储；
有线以太网控制器，有线以太网控制器芯片的地址总线与嵌入式CPU的EBIU总线连接，用于有线以太网的接入控制，通过有线RJ45接口与局域网或公用网络与远端中心服务器进行网络连接；
CF卡硬件电路控制逻辑，通过EBIU总线与嵌入式CPU相连；
无线GPRS卡，无线GPRS卡与CF卡接口总线进行相连，用于通过无线GPRS网络与中心服务器进行网络连接。
视频信号采集模块为摄像机，通过视频输入接口与视频AD转换器相连，用于获得视频数据并输入；
网络输入输出设备包括一个远端中心服务器，用于设定模块和视频信号处理模块控制。
设定模块可以设定视频信号处理模块在遗留物品报警、虚拟警戒线、镜头遮挡保护三种工作模式中的一种工作模式下工作，视频信号处理模块在不同模式下工作时运行不同的方法。
如图3所示，本发明还提供了智能报警方法，
一种遗留物品报警方法，步骤如下：
(1)DSP处理器初始化；
(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；
(3)对检测得到的运动目标区域进行遗留物品报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；
所述的对检测得到的运动目标区域进行遗留物品报警判定的方法如下：
定义以下三个式子，
${\left|\right|x_{c,m}^i-x_{c,n}^{i+1}|}^2<D^T---\left(1\right)$

$x_{c,n}^t\in A---\left(3\right)$
式中t-τ1≤i＜t，τ1表示运动目标区域保持停留的时间，可以动态设定，表示第i时刻运动目标区域m的质心坐标，表示第i时运动目标区域m的前景像素集合，表示第i时刻运动目标区域m的前景像素集合与第i+1时刻运动目标区域n的前景像素集合异或后的像素数目，A表示监控区域，DT和NT1是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；
若运动目标区域满足式(1)或(2)则判定该运动目标区域固定不变，否则判定该运动目标区域在变化；
若运动目标区域满足式(3)则判定该运动目标区域n在监控区域，否则判定该运动目标区域不在监控区域；
若上三式对t-τ1≤i＜t均成立，则判定第t时刻的运动目标区域n为遗留物品，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。
(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；
一种虚拟警戒线报警方法，步骤如下：
(1)DSP处理器初始化；
(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；
(3)对检测得到的运动目标区域进行虚拟警戒线报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；
所述的对检测得到的运动目标区域进行虚拟警戒线报警判定的方法如下：
定义以下两个式子，


式中表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合，C和D分别表示虚拟警戒线划分出的两边区域，表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合与C取交集后的像素数目，表示第t时刻运动目标区域m的前景像素集合与D取交集后的像素数目，NT3、NT4是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；
若式(4)和式(5)对第t时刻的运动目标区域m均成立，则判定第t时刻有运动目标区域穿过虚拟警戒线，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。
(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；
一种镜头遮挡保护报警方法，步骤如下：
(1)DSP处理器初始化；
(2)从在监控区域获得的视频数据中检测出运动目标区域；
(3)对检测得到的运动目标区域进行镜头遮挡保护报警判定，判定是否处于警戒状态，若处于警戒状态执行步骤(4)，若不处于警戒状态执行步骤(2)；
对检测得到的运动目标区域进行镜头遮挡保护报警判定的方法如下：
定义下式：

式中表示第t时刻运动目标区域i的前景像素集合，表示第t时刻运动目标区域i的前景像素数目，τ3表示参加前景运动目标像素数目比较的两个时刻之间的间隔，可以动态设定，□t表示第t时刻所有运动目标区域组成的集合，R表示监控区域视频整个画面的像素数目，NT5是预设门限参数，根据灵敏度进行动态设定；
若式(6)对第t时刻所检测到的运动目标区域成立，则判定第t时刻监控镜头被恶意遮挡、涂抹或移动，处于警戒状态；否则不处于警戒状态。
(4)通过网络输入输出设备输出报警信号；