專利名稱：基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視覺信息分析和模式識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對哨位區(qū)域的安全威脅進(jìn)行全天候警戒監(jiān)控。
背景技術(shù)：
哨位安全直接關(guān)系著警戒的重要設(shè)施和敏感區(qū)域場所的安全，以及哨兵的人身安全，而重要設(shè)施和敏感區(qū)域場所的安全在一定程度上影響著國家的安全、人民的生命財產(chǎn)安全，以及影響社會的安定和諧。而隨著近年來襲警事件的發(fā)生，哨位面臨的安全問題越來越引起了大家的重視。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，大至公共場所如交通監(jiān)控，工礦企業(yè)區(qū)域監(jiān)控，乃至民眾的家庭安全監(jiān)控等等，哨位作為一個重要監(jiān)控區(qū)域，大多也配備了一定的監(jiān)控設(shè)備，起到了一定的威懾作用。然而當(dāng)前的哨位安全警戒模式仍采用哨兵目之所及范圍內(nèi)的人工威脅判斷為主。哨位區(qū)域配備的視頻監(jiān)控設(shè)備也只是用于事后的事件分析，并不能成為真正的哨位安全威脅預(yù)警工具。智能視覺信息分析是一種融合了圖像處理、模式識別、仿生智能等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。借助于廣泛應(yīng)用的數(shù)字視頻監(jiān)控平臺，智能視覺信息分析技術(shù)可提升監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度和預(yù)警的準(zhǔn)確度，解決人工威脅警戒的監(jiān)控范圍盲點(diǎn)多、實(shí)時報警性差、預(yù)警聯(lián)動性差等缺點(diǎn)。而哨位安全監(jiān)控系統(tǒng)采用智能視覺信息分析技術(shù)，通過對哨位區(qū)域的多模態(tài)視覺傳感器采集的視頻圖像的運(yùn)動分析、威脅目標(biāo)檢測跟蹤與智能分析，實(shí)現(xiàn)對哨位區(qū)域的多模式的安全警戒，提升哨位區(qū)域的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合計算機(jī)圖像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)，提升現(xiàn)有哨位安全預(yù)警的性能，解決現(xiàn)有應(yīng)用于哨位安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)的低預(yù)警率、高誤報率、聯(lián)動性差等問題。本發(fā)明采用基于視覺信息分析的方法，對哨位區(qū)域可能出現(xiàn)的安全威脅進(jìn)行智能檢測與預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明的基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)，包括監(jiān)控攝像機(jī)、場景攝像機(jī)、跟蹤攝像機(jī)等視覺信息采集設(shè)備，智能視頻分析模塊，視頻編碼器，視頻解碼器和監(jiān)控中心計算機(jī)。監(jiān)控中心計算機(jī)運(yùn)行報警信息管理軟件，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給智能視頻分析模塊相應(yīng)的智能監(jiān)控指令，智能視頻分析模塊中運(yùn)行的視頻分析處理軟件依據(jù)接收到的智能監(jiān)控指令，采用相應(yīng)的視頻處理策略，完成對監(jiān)控攝像機(jī)、場景攝像機(jī)、跟蹤攝像機(jī)采集的視覺信息數(shù)據(jù)的分析處理，融合特定目標(biāo)的形體特征、行為識別，自主的威脅目標(biāo)的實(shí)時無縫追蹤方法，實(shí)現(xiàn)對哨位監(jiān)控區(qū)域的安全威脅的智能檢測。當(dāng)檢測到安全威脅后，將報警信息通過網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心計算機(jī)，監(jiān)控中心計算機(jī)報警信息管理軟件接收到報警信息后， 將相應(yīng)報警類型的詳細(xì)處置決策工作流程以圖片或文本方式顯示到屏幕上，并通過監(jiān)控中心計算機(jī)的終端單兵電臺與哨位單兵電臺之間的語音聯(lián)動報警，及聲光報警，實(shí)現(xiàn)對哨位安全威脅的快速預(yù)警。所述的監(jiān)控攝像機(jī)、場景攝像機(jī)、跟蹤攝像機(jī)均為低照度高清晰CCD攝像機(jī)，確保全時段智能監(jiān)控的高準(zhǔn)確性，攝像機(jī)數(shù)量依據(jù)實(shí)際場景的具體需要設(shè)定。所述的監(jiān)控攝像機(jī)采用可變焦自動光圈鏡頭，保證對較長視距范圍內(nèi)目標(biāo)的清晰捕獲，實(shí)現(xiàn)對人體目標(biāo)行為特征的準(zhǔn)確提取與分析。所述的場景攝像機(jī)可為一個寬視場角攝像機(jī)，也可為相互邊緣區(qū)域重疊的幾個攝像機(jī)，或全景攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對哨位大范圍區(qū)域的威脅預(yù)警。所述的跟蹤攝像機(jī)可為云臺攝像機(jī)，也可為互為鄰接的360度攝像機(jī)組，實(shí)現(xiàn)對威脅目標(biāo)的實(shí)時跟蹤。所述的智能視頻分析模塊采用嵌入式DSP處理板，接收的智能監(jiān)控指令包括人員聚集檢測、人員靠近檢測、哨兵異常站姿檢測、遺棄物檢測、丟失物檢測、威脅目標(biāo)實(shí)時跟
足示O所述的智能視頻分析模塊視頻分析處理軟件包括以下步驟
a)模擬視頻A/D轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)，建立監(jiān)控場景背景圖像，并實(shí)時保持背景的更新，完成視頻遮擋與攝像機(jī)移動檢測，當(dāng)檢測到異常時，轉(zhuǎn)入步驟 g ;
b)解析監(jiān)控中心計算機(jī)發(fā)送的智能視頻分析指令的規(guī)則，進(jìn)行相應(yīng)圖像重點(diǎn)區(qū)域圖像數(shù)據(jù)提取；
c)若步驟b接收的指令為特定人員行為識別，則對哨兵形體進(jìn)行提取，分析其形體特征是否為正常站姿，當(dāng)檢測到站姿異常時，則轉(zhuǎn)入步驟g，否則轉(zhuǎn)入步驟h ；
d)若步驟b接收的指令為哨兵區(qū)域非法靠近檢測，則在哨兵區(qū)域一定范圍內(nèi)設(shè)定虛擬警戒區(qū)和虛擬警戒線，進(jìn)行闖入或觸線檢測，當(dāng)檢測到非法闖入、觸線，以及逗留和人群聚集情況的發(fā)生時，轉(zhuǎn)入步驟g，否則轉(zhuǎn)入步驟h ;
e)若步驟b接收的指令為遺留物品檢測，則對視場中滯留一定時間、成像像素數(shù)超出一定成像面積的非背景的靜態(tài)物體進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測結(jié)果為是，轉(zhuǎn)入步驟g，否則轉(zhuǎn)入步驟 h ；
f)若步驟b接收的指令為跟蹤指令，則對該區(qū)域的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行檢測和特征提取，完成目標(biāo)的特征匹配與更新，實(shí)現(xiàn)跟蹤，直到目標(biāo)離開視場后，轉(zhuǎn)入步驟g;
g)將報警信息和視頻信息傳輸?shù)骄幋a器進(jìn)行編碼傳輸，轉(zhuǎn)入步驟i;
h)將視頻信息傳輸?shù)骄幋a器進(jìn)行編碼傳輸；
i)判斷是否接收到結(jié)束指令，若接收到結(jié)束指令，則程序終止，否則轉(zhuǎn)入步驟a。所述的監(jiān)控中心計算機(jī)報警信息管理軟件執(zhí)行以下步驟
A.接收所有前端攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶的相應(yīng)屏顯模式進(jìn)行視頻顯示；
B.根據(jù)用戶的智能監(jiān)控指令及相應(yīng)的參數(shù)的選擇，將指定的智能檢測指令發(fā)送給智能視頻分析模塊；
C.當(dāng)接收到報警信息后，將發(fā)生報警的視頻信息全屏顯示，并顯示報警類型，將相應(yīng)報警類型的處置決策工作流程以圖片或文本方式顯示到屏幕上，提示用戶正確及時地完成后續(xù)的報警處置工作；
D.持續(xù)高清抓拍產(chǎn)生報警的視頻以及跟蹤攝像機(jī)的視頻圖片，以備事后的查詢和分析；
E.監(jiān)控中心計算機(jī)的終端單兵電臺以無線傳輸方式將報警信息的語音數(shù)據(jù)發(fā)送到哨位單兵電臺進(jìn)行語音報警及聲光警示。本發(fā)明的特點(diǎn)是
1)在系統(tǒng)前端實(shí)現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)的分析處理，可減少系統(tǒng)噪聲，提升視頻信號的質(zhì)量，確保智能視頻分析模塊的預(yù)警性能，從而提高了突發(fā)事件檢測的及時性、有效性；
2)監(jiān)控中心計算機(jī)僅注重于報警信息的處置與管理，提高了監(jiān)控中心計算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
3)根據(jù)報警類型，將相應(yīng)報警類型的處置決策工作流程圖片或文本顯示出來，可以讓用戶將復(fù)雜的突發(fā)事件處置工作依照流程順序有條不紊地執(zhí)行，降低值守人員的技術(shù)要求，并確保事件處置的周全和正確性；
4)報警后持續(xù)高清抓拍發(fā)生報警的視頻圖片、跟蹤攝像機(jī)的視頻圖片，既保證了事后的事件分析時能夠提供足夠的信息，又節(jié)省了不必要的存儲空間。


圖I為本發(fā)明的基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的監(jiān)控中心計算機(jī)報警信息管理軟件流程圖3為本發(fā)明中的智能視頻分析模塊視頻分析處理軟件程序流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參照附圖，圖I是本發(fā)明的基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)包括監(jiān)控攝像機(jī)111、場景攝像機(jī)112、跟蹤攝像機(jī)113、智能視頻分析模塊12、編碼器13、交換機(jī)14、解碼器15、監(jiān)控中心計算機(jī)16、終端單兵電臺18、哨位單兵電臺19和第一聲光報警器171、第二聲光報警器 172。跟蹤攝像機(jī)113采用可360度旋轉(zhuǎn)的云臺攝像機(jī)，也可為N個(N=3 9)具有重疊區(qū)域的可拼接攝像機(jī)組成。監(jiān)控中心計算機(jī)16存儲有報警信息管理軟件，該報警信息管理軟件運(yùn)行后，通過以交換機(jī)14為中心的有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給智能視頻分析模塊12相應(yīng)的智能監(jiān)控指令，智能視頻分析模塊12中存儲的視頻分析處理軟件依據(jù)接收到的智能監(jiān)控指令，并采用相應(yīng)視頻處理策略完成對監(jiān)控攝像機(jī)111、場景攝像機(jī)112、跟蹤攝像機(jī)113采集的視覺信息數(shù)據(jù)的分析處理，實(shí)現(xiàn)對哨位監(jiān)控區(qū)域的安全威脅的智能檢測；當(dāng)智能視頻分析模塊 12檢測到安全威脅后，將報警信息通過網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心計算機(jī)16，監(jiān)控中心計算機(jī)16的報警信息管理軟件接收到報警信息后，將相應(yīng)報警類型的詳細(xì)處置決策工作流程以圖片或文本方式顯示到屏幕上，并通過監(jiān)控中心計算機(jī)16的終端單兵單臺18與哨位單兵電臺19 的無線語音通訊進(jìn)行語音聯(lián)動報警，以及第一聲光報警器171、第二聲光報警器172發(fā)出聲光警示，最終實(shí)現(xiàn)對哨位安全威脅的快速預(yù)警。所述的智能視頻分析模塊12采用TI公司720Mhz主頻的DM642為核心的DSP視頻圖像處理板，實(shí)現(xiàn)對視頻的數(shù)據(jù)分析處理。參照圖2，它公開了為完成本發(fā)明主要目的的報警信息管理流程，在啟動步驟20
6后，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)與接口參數(shù)的初始化，在步驟21接收前端各路攝像機(jī)的視頻數(shù)據(jù)，進(jìn)行用戶選擇性顯示，在步驟211判斷是否接收到報警信息，若接收到報警信息，轉(zhuǎn)入步驟 22，否則在步驟212判斷是否有用戶發(fā)出相應(yīng)的智能監(jiān)控指令信息，若有需要發(fā)送的指令， 則在步驟23向前端智能視頻分析模塊發(fā)送相應(yīng)指令，并轉(zhuǎn)入步驟21繼續(xù)接收視頻及報警信息，否則直接轉(zhuǎn)入步驟21。在步驟22對報警視頻進(jìn)行全屏顯示，并將相應(yīng)的報警類型顯示出來，步驟24針對相應(yīng)報警類型的處置決策工作流程以圖片或文本形式顯示出來，在步驟25，觸發(fā)對報警視頻的高清抓拍或跟蹤視頻的高清抓拍，在步驟26，將該類型報警的相應(yīng)語音信息數(shù)據(jù)通過終端單兵電臺與哨位單兵電臺的無線傳輸，實(shí)現(xiàn)語音報警，同時在哨位和監(jiān)控中心計算機(jī) 16區(qū)域以聲光報警方式進(jìn)行警示，在步驟261判斷是否接收到程序結(jié)束指令，若未接收到指令，則轉(zhuǎn)入步驟21，否則程序結(jié)束。所述的智能視頻分析模塊視頻分析處理軟件流程如圖3所示，在啟動步驟30后， 步驟31進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)接收，并對視頻進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像濾噪、增強(qiáng)等，步驟32完成對視場場景的背景建立或背景的更新，步驟33檢測是否出現(xiàn)視頻遮擋或攝像機(jī)移位，當(dāng)檢測結(jié)果為是，轉(zhuǎn)入步驟37，否則，判斷是否接收到用戶的智能監(jiān)控指令，若未接收到指令，轉(zhuǎn)入步驟31，否則轉(zhuǎn)入步驟35，在步驟35進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置與視頻分析處理，完成智能檢測；步驟351進(jìn)行檢測的結(jié)果的評估，若檢測結(jié)果為虛警，轉(zhuǎn)入步驟38，否則轉(zhuǎn)入步驟352，在步驟 352判斷是否需要跟蹤，若不需要跟蹤，則轉(zhuǎn)入步驟38，否則在步驟36進(jìn)行目標(biāo)檢測與實(shí)時跟蹤。在步驟37將視頻數(shù)據(jù)及相應(yīng)報警信息傳輸?shù)骄幋a器。在步驟38僅將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄幋a器。在步驟371判斷是否接收到程序結(jié)束指令，若未接收到指令，則轉(zhuǎn)入步驟31，否則
程序結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)包括監(jiān)控攝像機(jī)(111)，場景攝像機(jī)(112)，跟蹤攝像機(jī) (113)，智能視頻分析模塊(12)，編碼器(13)，交換機(jī)(14)，解碼器(15)，監(jiān)控中心計算機(jī) (16)，終端單兵電臺(18)，哨位單兵電臺(19)以及第一聲光報警器(171)、第二聲光報警器 (172);系統(tǒng)中所有的攝像機(jī)模擬視頻通過同軸電纜傳輸?shù)街悄芤曨l分析模塊(12)，智能視頻分析模塊(12)的視頻分析處理軟件系統(tǒng)接收監(jiān)控中心計算機(jī)(16)的智能分析指令，進(jìn)行相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)處理，并將視頻數(shù)據(jù)和報警信息在編碼器(13)中經(jīng)過壓縮編碼，通過以交換機(jī)(14)為中心的有線網(wǎng)絡(luò)，在終端經(jīng)解碼器(15)解碼后，在監(jiān)控中心計算機(jī)(16)進(jìn)行顯示和管理；監(jiān)控中心計算機(jī)(16)的報警信息管理軟件包括以下步驟A.接收所有前端攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶的相應(yīng)屏顯模式進(jìn)行視頻顯示；B.根據(jù)用戶的智能監(jiān)控指令及相應(yīng)的參數(shù)的選擇，將指定的智能檢測指令發(fā)送給智能視頻分析模塊；C.當(dāng)接收到報警信息后，將發(fā)生報警的視頻信息全屏顯示，并顯示報警類型，將相應(yīng)報警類型的處置決策工作流程以圖片或文本方式顯示到屏幕上，提示用戶正確及時地完成后續(xù)的報警處置工作；D.持續(xù)高清抓拍產(chǎn)生報警的視頻以及跟蹤攝像機(jī)(113)的視頻圖片，以備事后的查詢和分析；E.監(jiān)控中心計算機(jī)(16)的終端單兵電臺(18)以無線傳輸方式將報警信息的語音數(shù)據(jù)發(fā)送到哨位單兵電臺(19)進(jìn)行語音報警及聲光警示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺信息分析的智能哨位安全威脅預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的哨位單兵電臺(19)的數(shù)量為廣32個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺信息分析的智能哨位安全威脅預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的報警處置決策處理流程依據(jù)報警類型以文本形式展現(xiàn)到屏幕上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺信息分析的智能哨位安全威脅預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的智能視頻分析模塊(12)的視頻分析處理軟件包括以下步驟a)模擬視頻A/D轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)，建立監(jiān)控場景背景圖像，并實(shí)時保持背景的更新，完成視頻遮擋與攝像機(jī)移動檢測，當(dāng)檢測到異常時，轉(zhuǎn)入步驟 g ;b)解析監(jiān)控中心計算機(jī)(16)發(fā)送的智能視頻分析指令的規(guī)則，進(jìn)行相應(yīng)圖像重點(diǎn)區(qū)域圖像數(shù)據(jù)提?。籧)若步驟b接收的指令為特定人員行為識別，則對哨兵形體進(jìn)行提取，分析其形體特征是否為正常站姿，當(dāng)檢測到站姿異常時，則轉(zhuǎn)入步驟g，否則轉(zhuǎn)入步驟h ；d)若步驟b接收的指令為哨兵區(qū)域非法靠近檢測，則在哨兵區(qū)域一定范圍內(nèi)設(shè)定虛擬警戒區(qū)和虛擬警戒線，進(jìn)行闖入或觸線檢測，當(dāng)檢測到非法闖入、觸線，以及逗留和人群聚集情況的發(fā)生時，轉(zhuǎn)入步驟g，否則轉(zhuǎn)入步驟h ;e)若步驟b接收的指令為遺留物品檢測，則對視場中滯留一定時間、成像像素數(shù)超出一定成像面積的非背景的靜態(tài)物體進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測結(jié)果為是，轉(zhuǎn)入步驟g，否則轉(zhuǎn)入步驟 h ；f)若步驟b接收的指令為跟蹤指令，則對該區(qū)域的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行檢測和特征提取，完成目標(biāo)的特征匹配與更新，實(shí)現(xiàn)跟蹤，直到目標(biāo)離開視場后，轉(zhuǎn)入步驟g;g)將報警信息和視頻信息傳輸?shù)骄幋a器(13)進(jìn)行編碼傳輸，轉(zhuǎn)入步驟i;h)將視頻信息傳輸?shù)骄幋a器(13)進(jìn)行編碼傳輸；i)判斷是否接收到結(jié)束指令，若接收到結(jié)束指令，則程序終止，否則轉(zhuǎn)入步驟a。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的智能視頻分析模塊接收監(jiān)控中心計算機(jī)智能分析指令，對采集的攝像機(jī)視頻進(jìn)行相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)分析處理，在檢測到安全威脅時，將相應(yīng)的報警信息隨同視頻數(shù)據(jù)在編碼器中經(jīng)過壓縮編碼，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇獯a器解碼，在監(jiān)控中心計算機(jī)進(jìn)行顯示和管理，報警信息的發(fā)布通過監(jiān)控中心計算機(jī)終端單兵電臺以無線方式傳輸?shù)缴谖粏伪娕_進(jìn)行語音廣播，以及聲光報警器進(jìn)行聲光告警，報警處置決策流程以文本形式顯示。本發(fā)明的基于視覺信息分析的智能哨位安全預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能的哨位區(qū)域安全威脅預(yù)警，全面提升哨位區(qū)域的安全性。
文檔編號G08B21/02GK102592408SQ20121007164
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者劉歆瀏, 李健, 田瑞娟, 陳陽 申請人:四川省綿陽西南自動化研究所