一種基于圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法，其包括：嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端、圖像預(yù)警顯示端和無線WI-FI網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。本發(fā)明中圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器使用家用的無線IP攝像頭、WI-FI無線路由器和手機(jī)、平板電腦等智能終端設(shè)備即可實現(xiàn)嬰兒監(jiān)護(hù)器功能。該監(jiān)護(hù)器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，還能夠?qū)崟r播放嬰兒圖像和聲音，并在嬰兒有動作行為時自動識別、報警提示監(jiān)護(hù)人，特別是在嬰兒睡眠期間可極大減輕監(jiān)護(hù)人思想負(fù)擔(dān)。
【專利說明】一種基于圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)護(hù)設(shè)備和圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002]嬰兒監(jiān)護(hù)器(Baby Monitor)作為一種家庭安全防護(hù)系統(tǒng)，在人力成本越來越大的今天，有著越來越大的需求。一般的嬰兒監(jiān)護(hù)器由看護(hù)端和顯示端兩部分組成，在寶寶的房間中放置看護(hù)端，即可以通過顯示端隨時顯示出寶寶的狀態(tài)。利用嬰兒監(jiān)視器，監(jiān)護(hù)人無需寸步不離即可了解到嬰兒狀態(tài)。
[0003]目前的嬰兒監(jiān)護(hù)器，如發(fā)明專利-800M無線嬰兒監(jiān)護(hù)器(申請?zhí)?CN201210354659.8)，其代表了目前很多嬰兒監(jiān)護(hù)器的產(chǎn)品形式，看護(hù)端和顯示端都需要采用獨(dú)立電子終端，即都需要專業(yè)電路進(jìn)行設(shè)計實現(xiàn)，這主要存在以下幾個問題:
[0004](I)電路、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高；
[0005](2)功能簡單，顯示端一般只能完成監(jiān)視功能，尚無自動判斷嬰兒狀態(tài)是否安全功能。特別是當(dāng)嬰兒睡眠時，為防止其睡醒后從床上翻落，必須時刻關(guān)注顯示端，監(jiān)護(hù)人精神負(fù)擔(dān)沉重。因此，目前市場上產(chǎn)品難以滿足客戶實際需要。
[0006](3)通用性差，看護(hù)端和顯示端都需要采用專用電子設(shè)備，使得應(yīng)用成本較高。
[0007]顯然，這些存在的問題從根本上影響著嬰兒監(jiān)護(hù)器的發(fā)展和推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有嬰兒監(jiān)護(hù)器技術(shù)中的不足，提供一種基于圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法。使得嬰兒監(jiān)護(hù)人無需時刻關(guān)注視頻顯示端，當(dāng)嬰兒有動作發(fā)生危險前(特別例如嬰兒睡醒后從床上翻落)，系統(tǒng)自動提供語音或警鈴報警，提醒監(jiān)護(hù)人及時采取措施，避免危險發(fā)生。
[0009]本發(fā)明所提供的基于圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器，具體的技術(shù)方案如下:
[0010]一種圖像預(yù)警嬰兒安全監(jiān)護(hù)器包括:嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端、圖像預(yù)警顯示端和無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。所述無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建W1-FI局域網(wǎng)，以用于嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端與圖像預(yù)警顯示端的無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)通信。
[0011]嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端采用含麥克風(fēng)的無線IP攝像頭，將采集到的圖像和聲音通過W1-FI網(wǎng)絡(luò)傳給圖像預(yù)警顯示端進(jìn)行處理。嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端采集的圖像速率大于24幀/秒，圖像分辨率大于640X480。
[0012]圖像預(yù)警顯示端包括圖像預(yù)警顯示端硬件系統(tǒng)和圖像預(yù)警顯示端軟件系統(tǒng)。其中圖像預(yù)警顯示端硬件系統(tǒng)，可使用一般的便攜式W1-FI通信設(shè)備，如Android、1S、Windows系統(tǒng)的手機(jī)或平板等。
[0013]圖像預(yù)警顯示端軟件系統(tǒng)包括音視頻數(shù)據(jù)接收模塊、圖像預(yù)警處理模塊、報警提示模塊和音視頻播放顯示模塊。所述音視頻數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端發(fā)送過來的音頻和視頻數(shù)據(jù)，然后同時將音頻和視頻數(shù)據(jù)傳至所述音視頻播放顯示模塊，將視頻數(shù)據(jù)傳至所述圖像預(yù)警處理模塊；所述圖像預(yù)警處理模塊，通過嬰兒行為圖像預(yù)警方法將接收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如發(fā)現(xiàn)嬰兒有動作行為，則告知所述報警提示模塊；所述報警提示模塊，在接到所述圖像預(yù)警處理模塊發(fā)過來的消息后進(jìn)行語音提示或報警鈴；所述音視頻播放顯示模塊，將音視頻數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)過來音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)聲和顯示。
[0014]本發(fā)明另一目的在于提供一種嬰兒行為圖像預(yù)警方法。包含以下的步驟:
[0015]I)圖像預(yù)警處理模塊從音視頻數(shù)據(jù)接收模塊傳來的圖像序列中，按照2?15幀/秒的可調(diào)抽取速率進(jìn)行運(yùn)動檢測與目標(biāo)跟蹤。
[0016]2)首先對抽取得到每幀圖像進(jìn)行直方圖均衡和自適應(yīng)濾波等處理以抑制環(huán)境和噪聲影響，然后采用基于最優(yōu)閾值的相鄰幀間差分法或基于卡爾曼濾波器的自適應(yīng)背景估計差分法檢測和標(biāo)記運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域。針對每一運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域確定其的位置信息、形態(tài)特征、運(yùn)動參數(shù)等有效特征值信息來進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測和預(yù)警。
[0017]3)按照風(fēng)險報警級別和最小風(fēng)險貝葉斯決策方法，根據(jù)前后幀圖像的特征值差異比(如0.8?1.2之間)，綜合連續(xù)若干次的運(yùn)動目標(biāo)檢測結(jié)果，判定嬰兒是否存在明顯動作行為(如翻身等)，并將判定結(jié)果提交提示報警模塊進(jìn)行語音提示或報警。比如連續(xù)5幀運(yùn)動檢測有效，則發(fā)出語音提示；連續(xù)10幀運(yùn)動檢測有效，則發(fā)出報警。
[0018]4)在運(yùn)動檢測分析過程中，每當(dāng)嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端旋轉(zhuǎn)方向或角度，則按照自適應(yīng)背景估計算法更新背景幀，再重新開始進(jìn)行運(yùn)動分析計算。
[0019]本發(fā)明所述圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器使用家用的無線IP攝像頭、W1-FI無線路由器和手機(jī)即可實現(xiàn)嬰兒監(jiān)護(hù)器功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，其還能夠?qū)崟r播放嬰兒圖像和聲音，并在嬰兒有動作行為時自動識別、報警提示監(jiān)護(hù)人，特別是在嬰兒睡眠期間可極大減輕監(jiān)護(hù)人思想負(fù)擔(dān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0021]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖2為本發(fā)明圖像預(yù)警顯示端結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖中:1圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器、2圖像預(yù)警顯示端、3無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、4嬰兒顯示端硬件系統(tǒng)、5圖像預(yù)警顯示端軟件系統(tǒng)、6音視頻數(shù)據(jù)接收模塊、7圖像預(yù)警處理模塊、8報警提示模塊、9音視頻播放顯示模塊。

【具體實施方式】
[0024]一種圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器，其中嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端1，采用帶麥克的無線IP攝像頭，使用華為3518E芯片解決方案(最大支持1280X720分辨率)，將采集到的圖像和聲音壓縮后通過W1-FI網(wǎng)絡(luò)傳給圖像預(yù)警顯示端2進(jìn)行處理。嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端I采集的圖像速率為24幀/秒，圖像分辨率為1280 X 720，圖像壓縮方式為H.264，音頻數(shù)據(jù)為PCM碼流。
[0025]圖像預(yù)警顯示端2，圖像預(yù)警顯示端硬件系統(tǒng)4，采用Android系統(tǒng)的手機(jī)實現(xiàn)；圖像預(yù)警顯示端軟件系統(tǒng)5，采用Android的APK程序形式，包括音視頻數(shù)據(jù)接收模塊6、圖像預(yù)警處理模塊7、報警提示模塊8和音視頻播放顯示模塊9。其中音視頻數(shù)據(jù)接收模塊6，用于接收嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端I發(fā)送過來的音頻(PCM碼流)和視頻數(shù)據(jù)(H.264視頻圖像)，將后同時將音頻和視頻數(shù)據(jù)傳至所述音視頻播放顯示模塊9，將視頻數(shù)據(jù)傳至所述圖像預(yù)警處理模塊7，通過嬰兒行為圖像預(yù)警方法將接收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如發(fā)現(xiàn)嬰兒有動作行為，則告知報警提示模塊8 ;報警提示模塊8，在接到圖像預(yù)警處理7模塊發(fā)過來的消息后進(jìn)行語音提示或報警鈴；音視頻播放顯示模塊9，將音視頻數(shù)據(jù)接收模塊6發(fā)過來PCM碼流音頻數(shù)據(jù)使用Android的Aud1track方法進(jìn)行聲音播放，并將H.264圖像數(shù)據(jù)解壓并轉(zhuǎn)換成RGB格式在顯示屏上進(jìn)行顯示。
[0026]一種嬰兒行為圖像預(yù)警方法。包含以下的步驟:
[0027]I)圖像預(yù)警處理模塊7接收音視頻數(shù)據(jù)接收模塊6傳來的H.264視頻圖像數(shù)據(jù)，從中提取出圖像幀BITMAP數(shù)據(jù)，按照2幀/秒的抽取速率進(jìn)行運(yùn)動檢測與目標(biāo)跟蹤。
[0028]2)對每幀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字圖像處理，將BITMAP解壓并轉(zhuǎn)化為灰度圖像，然后進(jìn)行直方圖均衡和自適應(yīng)濾波等處理以抑制環(huán)境和噪聲影響，最后采用基于最優(yōu)閾值的相鄰幀間差分法或基于卡爾曼濾波器的自適應(yīng)背景估計差分法檢測和標(biāo)記運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域。針對每一運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域確定其的位置信息、形態(tài)特征、運(yùn)動參數(shù)等有效特征值信息來進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測和預(yù)警。
[0029]3)按照風(fēng)險報警級別和最小風(fēng)險貝葉斯決策方法，根據(jù)前后幀圖像的特征值差異比(如0.8?1.2之間)，綜合連續(xù)若干次的運(yùn)動目標(biāo)檢測結(jié)果，判定嬰兒是否存在明顯動作行為(如翻身等)，并將判定結(jié)果提交提示報警模塊進(jìn)行語音提示或報警。比如連續(xù)5幀運(yùn)動檢測有效，則判定嬰兒有動作行為，如翻身等等，這時將嬰兒動作提示信息發(fā)送給報警提示模塊進(jìn)行語音提示，同時，若連續(xù)連續(xù)10幀運(yùn)動檢測有效時則發(fā)送報警信號給報警提示模塊8進(jìn)行報警；
[0030]4)在運(yùn)動檢測分析過程中，每當(dāng)嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端旋轉(zhuǎn)方向或角度，則按照自適應(yīng)背景估計算法更新背景幀，再重新開始進(jìn)行運(yùn)動分析計算。
[0031]本實施例中圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器I使用家用的無線IP攝像頭、W1-FI無線路由器和Android手機(jī)即可實現(xiàn)嬰兒監(jiān)護(hù)器功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，還能夠?qū)崟r播放嬰兒圖像和聲音，并在嬰兒有動作行為時自動識別、報警提示監(jiān)護(hù)人，特別是在嬰兒睡眠期間可極大減輕監(jiān)護(hù)人思想負(fù)擔(dān)。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法，其特征在于圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器包括嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端、圖像預(yù)警顯示端和無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、使用本發(fā)明圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器進(jìn)行嬰兒安全的判斷方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法，其特征在于嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端采用帶麥克風(fēng)的無線IP攝像頭，將采集到的圖像和聲音通過W1-FI網(wǎng)絡(luò)傳給圖像預(yù)警顯示端進(jìn)行處理，其中嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端采集的圖像速率大于24幀/秒，圖像分辨率大于640X480像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法，其特征在于圖像預(yù)警顯示端包括圖像預(yù)警顯示端硬件系統(tǒng)和圖像預(yù)警顯示端軟件系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法，其特征在于無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建W1-FI局域網(wǎng)，以用于所述嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端與所述圖像預(yù)警顯示端的無線W1-FI網(wǎng)絡(luò)通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述圖像預(yù)警顯示端硬件系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)使用一般便攜式Android、1S、Windows系統(tǒng)的手機(jī)或平板等W1-FI通信設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述圖像預(yù)警顯示端軟件系統(tǒng)，其特征在于包括音視頻數(shù)據(jù)接收模塊、圖像預(yù)警處理模塊、報警提示模塊和音視頻播放顯示模塊；其中音視頻數(shù)據(jù)接收模塊用于接收嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端發(fā)送過來的音頻和視頻數(shù)據(jù)，然后同時將音頻和視頻數(shù)據(jù)傳至音視頻播放顯示模塊，將視頻數(shù)據(jù)傳至所述圖像預(yù)警處理模塊；所述的圖像預(yù)警處理模塊，通過嬰兒行為圖像預(yù)警方法將接收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如發(fā)現(xiàn)嬰兒有動作行為，則告知所述報警提示模塊；所述報警提示模塊，是在接到所述圖像預(yù)警處理模塊發(fā)過來的消息后進(jìn)行語音提示或報警鈴；所述的音視頻播放顯示模塊是將音視頻數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)過來音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)聲和顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像預(yù)警嬰兒監(jiān)護(hù)器及嬰兒安全判斷方法，其特征在于嬰兒安全判斷方法包含以下的步驟: .1)圖像預(yù)警處理模塊從音視頻數(shù)據(jù)接收模塊傳來的圖像序列中，按照2?15幀/秒的可調(diào)抽取速率進(jìn)行運(yùn)動檢測與目標(biāo)跟蹤。 . 2)首先對抽取得到每幀圖像進(jìn)行直方圖均衡和自適應(yīng)濾波等處理以抑制環(huán)境和噪聲影響，然后采用基于最優(yōu)閾值的相鄰幀間差分法或基于卡爾曼濾波器的自適應(yīng)背景估計差分法檢測和標(biāo)記運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域，針對每一運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域確定的位置信息、形態(tài)特征、運(yùn)動參數(shù)等有效特征值信息來進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測和預(yù)警。 . 3)按照風(fēng)險報警級別和最小風(fēng)險貝葉斯決策方法，根據(jù)前后幀圖像的特征值差異比(如0.8?1.2之間)，綜合連續(xù)若干次的運(yùn)動目標(biāo)檢測結(jié)果，判定嬰兒是否存在明顯動作行為(如翻身等)，并將判定結(jié)果提交提示報警模塊進(jìn)行語音提示或報警，連續(xù)5幀運(yùn)動檢測有效，則發(fā)出語音提示；連續(xù)10幀運(yùn)動檢測有效，則發(fā)出報警。 . 4)在運(yùn)動檢測分析過程中，每當(dāng)嬰兒監(jiān)護(hù)攝像端旋轉(zhuǎn)方向或角度，則按照自適應(yīng)背景估計算法更新背景幀，再重新開始進(jìn)行運(yùn)動分析計算。
【文檔編號】H04N7/18GK104504852SQ201410852811
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】曲志剛, 曲遠(yuǎn)方, 周衛(wèi)斌, 張勇, 曲志民, 安陽 申請人:天津科技大學(xué)