專利名稱：銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種融合背景建模、預(yù)測搜索和點跟蹤結(jié)果的穩(wěn)定的銀行自助設(shè)備實時智能監(jiān)控系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的方法包括靜態(tài)場景下的背景建模、目標檢測、目標跟蹤、目標行為識別。監(jiān)控對象是銀行自助設(shè)備周邊發(fā)生的各種可能的危險行為。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的銀行自助設(shè)備使用的是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并沒有智能的視頻監(jiān)控功能。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含視頻采集、移動偵測和壓縮存儲。視頻采集使用了各種不同的相機，包括CCD相機、CMOS相機、紅外相機等。移動偵測是檢測視頻序列中有運動的幀，并不檢測和跟蹤目標，并不是一種智能的視頻分析方法。壓縮存儲主要采用了MPEG-4或H.264標準的編解碼方法。當(dāng)銀行自助設(shè)備周邊發(fā)生危險情況時，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)不能及時預(yù)警，通常是通過其他方式報警，然后人工查詢監(jiān)控錄像進行事后取證。同時，當(dāng)銀行自助設(shè)備周邊發(fā)生違反管理規(guī)則的行為時，不能主動及時地提醒當(dāng)事人注意安全和周圍的人保持秩序。
在銀行自助設(shè)備的使用過程中，仍然存在一些不安全的因素，比如發(fā)生在銀行柜員機的搶劫、可疑人員的游蕩等。這就需要檢測并記錄可疑人員的圖像、提醒正在使用銀行自助設(shè)備的人、提醒保安、提醒周邊的人保持業(yè)務(wù)秩序和安全距離等，以防患未然、保持秩序或者發(fā)生危險情況時及時報警。因此，開發(fā)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以消除使用銀行自助設(shè)備時的安全隱患和提高危險情況時的響應(yīng)速度和事件的處理效率。
銀行自助設(shè)備可能安置在室外，也可能安置在室內(nèi)，可能安置在光照變化很強的背景中，也可能安置在光照比較暗的背景中。而目前的智能監(jiān)控系統(tǒng)是通過調(diào)整參數(shù)來適應(yīng)室內(nèi)和室外環(huán)境的，應(yīng)用于銀行自助設(shè)備時跟蹤性能不穩(wěn)定、誤報率高，甚至調(diào)整參數(shù)后也不能穩(wěn)定跟蹤目標，這就需要開發(fā)一種新的智能處理方法，來適應(yīng)銀行自助設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境。
現(xiàn)有的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般使用背景建模的方法檢測目標，然后在已檢測到的目標的基礎(chǔ)上使用跟蹤算法進行跟蹤，跟蹤結(jié)果依賴目標檢測的結(jié)果，這正是在銀行自助設(shè)備監(jiān)控中性能不穩(wěn)定的原因。本發(fā)明則根據(jù)銀行自助設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境，提出了一種背景建模與點跟蹤相結(jié)合的方法，能穩(wěn)定有效地檢測銀行自助設(shè)備周邊的異常情況，并及時提醒或者報警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銀行自助設(shè)備的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
目標跟蹤需要先檢測目標，然后對檢測到的結(jié)果進行跟蹤。目標檢測可分為基于塊的檢測和基于特征點的檢測。目前較為常用的靜態(tài)背景下的目標檢測方式是背景建模方法，目標跟蹤方法有很多，如Mean Shift、feature Selection、主動輪廓、多種特征的協(xié)方差、KLT點跟蹤、Sift等，但是還沒有一個方法能適用于所有場合。
銀行自助設(shè)備的周邊環(huán)境干變?nèi)f化，室內(nèi)室外情況都有，還可能有燈光的突然變化、陰影、目標的重疊、大目標的出現(xiàn)等情況，使得用背景建模的方法不能適應(yīng)。背景建模的方法是對每一個象素點建立一個背景模型，然后用這個模型對新的圖像進行判別，確定哪些是前景點哪些是背景點。用背景建模的方法得到的目標區(qū)域是由圖像塊組成的，在室內(nèi)情況下經(jīng)常出現(xiàn)一些由于光照變化引起的虛假目標區(qū)域。事實上背景模型是一個光照的模型，不是一個目標運動的模型，用背景建模方法得到的前景是光照變化的結(jié)果，而不一定是真正的目標區(qū)域。點跟蹤的方法可以跟蹤目標比較明顯的特征點的運動，它可用于目標檢測，也可用于目標的跟蹤。如果目標占據(jù)圖像比較大的比例，而且目標的不同部分存在不同的運動時，如人的四肢的擺動，那么用點跟蹤的方法就難以正確檢測出運動目標。
銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是要把運動目標檢測出來并跟蹤識別，檢測是最重要的環(huán)節(jié)，本發(fā)明針對銀行自助設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境特點，開發(fā)了一種穩(wěn)定有效的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由四個模塊組成視頻采集模塊、視頻分析模塊、視頻編碼與存儲模塊和報警模塊。
視頻采集模塊用于獲取數(shù)字視頻序列，兼容不同的相機，只要能產(chǎn)生數(shù)字圖像信息的攝像機都可以作為采集模塊。
視頻分析模塊由背景建模、前景提取、預(yù)測搜索、特征點跟蹤、目標行為識別等子模塊組成。用背景建模的方法可以得到光照變化引起的前景圖像塊，這些圖像塊可能是目標運動引起的，也可能是環(huán)境光照變化引起的。然后對前景圖像塊進行預(yù)測搜索和前景圖像塊覆蓋下的象素點進行點跟蹤，就可以消除光照變化引起的虛假圖像塊，因為光照變化對圖像的影響，表現(xiàn)為圖像亮度的變化，并不改變圖像的紋理，用點跟蹤的方法就能判別出光照變化引起的前景圖像塊是沒有運動的。而且，點跟蹤的方法可以一直跟蹤圖像塊的運動，只要檢測到目標圖像塊，目標就不會消失。因此，結(jié)合背景建模和點跟蹤的方法，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。目標行為判別用于判別是真實目標還是虛假目標，并根據(jù)制定的行為規(guī)則，判別目標行為是否異常。
視頻編碼與存儲模塊用于存儲那些出現(xiàn)異常情況的視頻序列，這樣可以降低對存儲介質(zhì)容量的要求，提高視頻查詢的效率。
報警模塊接收視頻分析模塊的信息，并產(chǎn)生或傳送報警信號。報警信號可用于提醒周邊的人注意遵守規(guī)則和提醒當(dāng)事人保持警惕，也可用于報警處理。
綜上所述，與其他智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，本發(fā)明提出的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有以下不同之處1)視頻分析模塊采用了背景建模、預(yù)測搜索和點跟蹤相結(jié)合的方法，有效地消除了由于光照變化而引起的虛假目標，以及大目標不同部分運動的不一致而引起的目標檢測錯誤，如行走中的人由于肢體運動的不一致而導(dǎo)致的目標檢測錯誤。這樣正好適應(yīng)了銀行自助設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境。
2)跟蹤到的結(jié)果是由運動的有明顯顏色變化的圖像塊序列組成的，便于目標的判別以及目標行為的識別。目標的運動一般是有規(guī)律的連續(xù)的，表現(xiàn)為連續(xù)運動的圖像塊，虛假目標的運動一般不是連續(xù)的，表現(xiàn)為圖像塊的不連續(xù)運動，或者圖像塊的不連續(xù)出現(xiàn)。
3)檢測跟蹤結(jié)果可用于提醒周邊的人遵守規(guī)則和提醒當(dāng)事人保持警惕，提高銀行自助設(shè)備的使用效率，也可直接用于報警。
4)


圖1是本發(fā)明的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
圖2為本發(fā)明的視頻分析模塊。
具體實施例方式
銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)由四部分組成視頻采集模塊、視頻分析模塊、視頻編碼與存儲模塊和報警模塊。
視頻采集模塊用于采集視頻，兼容不同的攝像機；視頻分析模塊用于檢測和跟蹤運動目標，消除虛假目標圖像塊，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，以及目標行為識別；視頻編碼與存儲模塊根據(jù)視頻分析模塊的結(jié)果，存儲異常目標行為的視頻序列；報警模塊用于實時傳送和執(zhí)行報警信息。
如圖2所示，視頻分析模塊又可分為五個子模塊背景建模模塊、前景提取模塊、預(yù)測搜索模塊、點跟蹤模塊、目標行為識別模塊。背景建模模塊用于建立背景模型。前景提取模塊用于提取反映光照變化的前景區(qū)域。預(yù)測搜索模塊根據(jù)前一幀的目標位置預(yù)測當(dāng)前幀的位置，搜索對應(yīng)的前景圖像塊。點跟蹤模塊對提取的前景覆蓋下的象素點進行跟蹤。目標行為識別模塊則對點跟蹤的結(jié)果進行分析，提取真實的目標軌跡，并進行目標行為判別。
銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體實施流程如下第一，設(shè)定與預(yù)警相關(guān)的區(qū)域，包括銀行自助設(shè)備本身的位置和預(yù)警區(qū)域。
第二，終端攝像機采集圖像序列，分成兩路，一路到視頻分析模塊，另一路到視頻編碼與存儲模塊。
第三，在視頻分析模塊中，首先用背景建模的方法建立背景模型，對每一幀待檢測的圖像，用已經(jīng)建立的背景模型確定哪些象素點屬于前景，并形成前景圖像塊。然后對前景圖像塊做目標運動的預(yù)測搜索和前景圖像塊覆蓋下的象素點做點跟蹤分析，確定哪些圖像塊屬于運動圖像塊，并對運動的圖像塊在時間維上做連續(xù)的跟蹤，形成圖像塊的運動軌跡。最后根據(jù)真實目標的運動軌跡是連續(xù)的假設(shè)，提取真實的運動目標，并對目標行為進行判別。
第四，在視頻編碼與存儲模塊，根據(jù)視頻分析的結(jié)果，只存儲那些出現(xiàn)異常的視頻序列。
第五，如果出現(xiàn)違反設(shè)定規(guī)則的目標行為，立即輸出報警信號。
本發(fā)明的特點與效果有1)視頻分析模塊的性能是穩(wěn)定的，目標檢測與跟蹤使用了背景建模、預(yù)測搜索和點跟蹤相結(jié)合的方法，目標檢測與跟蹤的結(jié)果不隨銀行自助設(shè)備的使用場景而變化，同時適用于室內(nèi)和室外的環(huán)境。一般的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)考慮的是通用的應(yīng)用環(huán)境，但是用于銀行自助設(shè)備時，存在穩(wěn)定性問題。銀行自助設(shè)備的應(yīng)用場合千變?nèi)f化，有下雨天、下雪天、白天、晚上、室內(nèi)室外，有燈光和無燈光，大目標和小目標等，所以銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)很強光照和環(huán)境的變化，才可以實用化，這就要求視頻分析必須是穩(wěn)定的。
2)跟蹤到的結(jié)果是由運動的有明顯顏色變化的圖像塊序列組成的，便于目標的判別以及目標行為的識別。目標的運動一般是有規(guī)律的連續(xù)的，表現(xiàn)為連續(xù)運動的圖像塊，虛假目標的運動一般不是連續(xù)的，表現(xiàn)為圖像塊的不連續(xù)運動，或者圖像塊的不連續(xù)出現(xiàn)。
3)檢測跟蹤結(jié)果可用于提醒周邊的人遵守規(guī)則和提醒當(dāng)事人保持警惕，提高銀行自助設(shè)備的使用效率，也可直接用于報警。
4)降低了對存儲空間的要求。只對有異常目標運動的視頻序列進行存儲，可以大大降低存儲空間，同時便于事后查詢，因為每一個視頻序列都對應(yīng)一個目標行為。
5)可以擴展成為基于網(wǎng)絡(luò)管理的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。隨著監(jiān)控攝像頭數(shù)目的大量增加，用計算機來管理監(jiān)控視頻存儲是迫在眉睫的需求，采用基于智能視頻分析的網(wǎng)絡(luò)管理模式，是監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，同時也有利于監(jiān)控視頻的檢索。
6)系統(tǒng)的實現(xiàn)可以是以下三種方式之一硬件實現(xiàn)、軟件實現(xiàn)或者軟硬件結(jié)合實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述由四個模塊組成視頻采集模塊、視頻分析模塊、視頻編碼與存儲模塊和報警模塊，視頻采集模塊的輸出分成兩路，一路到視頻分析模塊，另一路到視頻編碼與存儲模塊，視頻分析模塊的輸出分別控制視頻編碼與存儲模塊和報警模塊，四個模塊的功能分別為視頻采集模塊，用于獲取數(shù)字視頻序列，兼容不同的相機，只要能產(chǎn)生數(shù)字圖像信息的攝像機都可以作為采集模塊；視頻分析模塊，用于檢測和跟蹤運動目標，消除虛假目標圖像塊，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，適應(yīng)銀行自助設(shè)備的不同應(yīng)用環(huán)境，以及目標行為識別；視頻編碼與存儲模塊，根據(jù)視頻分析模塊的結(jié)果，存儲異常目標行為的視頻序列；報警模塊，用于實時傳送和執(zhí)行來自視頻分析模塊的報警信息。系統(tǒng)的整體功能是通過設(shè)定銀行自助設(shè)備的位置和預(yù)警區(qū)域，由視頻分析模塊檢測和跟蹤目標，并識別目標行為，選擇存儲包含異常目標行為的視頻序列，同時由報警模塊進行報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于其中的視頻分析模塊，目標檢測與跟蹤使用了背景建模、預(yù)測搜索和點跟蹤相結(jié)合的跟蹤方法，其性能是不隨銀行自助設(shè)備的使用場景而變化，同時適用于室內(nèi)和室外環(huán)境的，點跟蹤只對用背景建模方法提取的前景區(qū)域覆蓋下的象素點進行跟蹤，跟蹤的結(jié)果是運動的圖像塊序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)是可以擴展為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)可應(yīng)用于基于行為、目標或者事件的視頻檢索。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)可應(yīng)用于裝有攝像機的任意銀行自助設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)的實現(xiàn)可以是以下三種方式之一硬件實現(xiàn)、軟件實現(xiàn)或者軟硬件結(jié)合實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種融合背景建模、預(yù)測搜索和點跟蹤結(jié)果的穩(wěn)定的銀行自助設(shè)備實時智能監(jiān)控系統(tǒng)。銀行自助設(shè)備智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由四個模塊組成視頻采集模塊、視頻分析模塊、視頻編碼與存儲模塊、報警模塊。方法包括1，設(shè)定與預(yù)警相關(guān)的區(qū)域，包括銀行自助設(shè)備本身的位置和預(yù)警區(qū)域；2，在視頻分析模塊中，用背景建模的方法建立背景模型，并提取前景圖像塊。然后對前景圖像塊做預(yù)測搜索和點跟蹤分析，形成圖像塊的運動軌跡，然后對運動軌跡進行行為判別；3，在視頻編碼與存儲模塊，根據(jù)視頻分析的結(jié)果，只存儲那些出現(xiàn)異常的視頻序列；4，如果出現(xiàn)違反設(shè)定規(guī)則的目標行為，立即輸出報警信號。
文檔編號G08B13/194GK101079171SQ20071010593
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者洪義平, 鄒繪華 申請人:北京匯大通業(yè)科技有限公司