技术领域
本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种识别电梯疑似暴力事件的方法。
背景技术：
由于楼房建设到一定高度上后，人们上行下行的效率很低，在权衡电梯成本和人们的爬行效率后，必须借助电梯设备进行上楼和下楼动作，电梯的出现解放了人们的双腿，也进一步为城市中的楼房向更高层发展奠定了基础。
然而，电梯在运行中其空间与外界隔绝，在电梯封闭、狭窄的空间内给不法分子提高了暴力犯罪的契机，现有技术中虽然存在一些对电梯内部空间视频监控的技术方案，但这些技术方案都需要监控人员肉眼观察监控视频，人工进行暴力行为的判断，而且现有技术中无法精确判断每一种暴力场景，因而无法相应采取不同的应对措施，例如，无法判断电梯中纠缠斗殴的场景。
因此，需要一种新的电梯空间具体暴力场景的检测方案，不仅仅能够及时、准确地检测到暴力场景，而且能够判断出暴力场景的类型为纠缠斗殴的场景，为相关监控部门采取相应应对措施提供重要的信息参考。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种电梯疑似暴力事件识别系统，通过包括背景灰度阈值确定、目标识别的高精度图像处理机制，采用先准确剥离背景后识别目标的模式，提高了人体目标检测的准确性，同时，有针对性的目标几何体的分析模式能够识别出电梯内具体的暴力场景：纠缠斗殴的场景，另外，为了不妨碍电梯的正常升降操作，本发明的各个识别设备有机地与电梯主体结构结合在一起。
根据本发明的一方面，提供了一种识别电梯疑似暴力事件的方法，该方法包括：1)提供一种电梯疑似暴力事件识别系统，所述系统包括电梯主体结构、CCD传感器、事件识别设备和单片机AT89C51，所述CCD传感器、所述事件识别设备和所述单片机AT89C51都设置在所述电梯主体结构上，所述CCD传感器用于对电梯轿厢进行拍摄以获得电梯轿厢图像，所述事件识别设备与所述CCD传感器连接，用于对所述电梯轿厢图像执行实地数据提取，所述单片机AT89C51与所述事件识别设备连接，用于基于提取的实地数据确定在电梯的轿厢内是否发生疑似暴力事件；2)运行所述识别系统。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中，还包括：用户输入设备，用于根据用户的操作，接收用户输入的基准灰度电梯图像、预设灰度阈值、预设检测时间间隔、预设拍摄数量、面积变化率阈值、距离阈值和标准轨迹模板集，所述基准灰度电梯图像为预先对容纳人体的轿厢进行拍摄所获得的图像，所述标准轨迹模板集包括了各种有规则的运动轨迹模板；FLASH存储设备，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述基准灰度电梯图像、所述预设灰度阈值、所述预设检测时间间隔、所述预设拍摄数量、所述面积变化率阈值、所述距离阈值和所述标准轨迹模板集；所述电梯主体结构，由电梯轿体设备、机房控制设备、井道控制设备和层站控制设备组成，所述电梯轿体设备包括井道传感器、开门机、紧急终端开关、导靴、轿内操纵箱、轿架、轿门、安全钳、随行电缆和轿厢，所述井道传感器、所述开门机、所述紧急终端开关和所述导靴都设置在所述轿厢的顶部，所述轿内操纵箱设置在所述轿厢的内部，所述轿架设置在所述轿厢的外部周围，用于固定所述轿厢，所述安全钳设置在所述轿厢的底部，所述随行电缆设置在所述轿厢的外侧，所述机房控制设备包括减速器、拽引轮、导向轮、限速器、制动器、拽引机、电源开关和电梯供电电源，所述井道控制设备包括导轨支架、拽引钢丝绳、开关碰铁、导轨、对重、补偿链、补偿链导轮、张紧装置、绳头组合和缓冲器，所述对重通过所述绳头组合固定在所述轿厢的下方，所述补偿链、所述补偿链导轮和所述张紧装置按照从上到下的顺序依次设置在所述对重的下方，所述层站控制设备设置在每一层楼层上，包括呼梯盒、层楼指示灯和层门；所述CCD传感器设置在所述轿厢内，与所述FLASH存储设备连接，以基于所述预设检测时间间隔依次自动拍摄预设拍摄数量的多帧电梯轿厢图像；所述事件识别设备与所述CCD传感器和所述FLASH存储设备连接，以分别接收所述多帧电梯轿厢图像，所述事件识别设备包括自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、背景灰度阈值确定单元、背景分离单元、目标识别单元和数据提取单元；所述背景灰度阈值确定单元与所述FLASH存储设备连接，从0-255中依次选择灰度值作为预选灰度值，将所述基准灰度电梯图像中每一像素灰度值与所述预选灰度值相减以获得每一个像素的灰度差值，将每一个像素的灰度差值的平方相加，相加后的值除以所述基准灰度电梯图像中像素总数以获得阈值选择评估数据，取数值最小的阈值选择评估数据所对应的预选灰度值作为背景灰度阈值；所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述背景分离单元、所述目标识别单元和所述数据提取单元联合用于对每一帧电梯轿厢图像执行实地数据提取处理：所述自适应递归滤波单元与所述CCD传感器连接，用于对每一帧电梯轿厢图像执行自适应递归滤波处理，以获得对应的每一帧滤波图像；所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接，用于对每一帧滤波图像执行灰度化处理，以获得对应的每一帧灰度化轿厢图像；所述背景分离单元与所述灰度化处理单元和所述背景灰度阈值确定单元分别连接，将每一帧灰度化轿厢图像中的每一像素的灰度值减去所述背景灰度阈值后取绝对值以获取每一帧去背景灰度化图像；所述目标识别单元与所述背景分离单元和所述FLASH存储设备分别连接，将每一帧去背景灰度化图像中具有灰度值大于等于所述预设灰度阈值的所有像素组成多个目标灰度子图像；所述数据提取单元与所述目标识别单元连接，基于所述多个目标灰度子图像计算每一个目标的面积、每两个目标之间的相对距离和每一个目标的形心位置；所述单片机AT89C51与所述数据提取单元和所述FLASH存储设备分别连接，基于每一帧电梯轿厢图像对应的每一个目标的面积和每一个目标的形心位置计算每一个目标的实时面积变化率平均值和每一个目标的实时运动轨迹，并在所有目标的实时面积变化率平均值均大于所述面积变化率阈值、所有每两个目标之间的相对距离均小于所述距离阈值且所有目标的实时运动轨迹不匹配所述标准轨迹模板集的任一种有规则的运动轨迹模板时，发出存在疑似暴力事件信号，否则，发出不存在疑似暴力事件信号；无线收发设备，与所述单片机AT89C51和所述事件识别设备分别连接，包括图像编码单元，用于在接收到所述疑似暴力事件信号时，控制所述图像编码单元对所述多帧电梯轿厢图像进行图像压缩编码以获得多帧压缩图像，并将所述多帧压缩图像和所述存在疑似暴力事件信号通过无线通信网络发送到电梯负责单位的内部网络或电梯负责人的移动终端；双声道扬声器，与所述单片机AT89C51连接，用于在接收到所述存在疑似暴力事件信号时，播放与所述存在疑似暴力事件信号对应的语音报警文件；其中，所述单片机AT89C51基于每一帧电梯轿厢图像对应的每一个目标的面积计算每一个目标的实时面积变化率平均值，具体为，针对每一个目标，按照电梯轿厢图像的拍摄时间前后顺序计算相邻拍摄时间的两帧电梯轿厢图像的该目标的面积变化率，并对计算得到的多个面积变化率取平均值以获得该目标的实时面积变化率平均值；所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述背景灰度阈值确定单元、所述背景分离单元、所述目标识别单元和所述数据提取单元分别由不同的FPGA芯片实现，且被集成在一块集成电路板上；所述机房控制设备中的电梯供电电源包括太阳能供电器件、不间断电源器件、市电接入器件、切换开关和切换控制器，所述切换开关与所述太阳能供电器件、所述不间断电源器件和所述市电接入设备分别连接，所述切换控制器与所述切换开关连接，当所述切换控制器检测到市电正常供应时，将所述切换开关切换到所述市电接入器件以由市电提供供电，当所述切换控制器检测到市电供应中断时，将所述切换开关切换到所述不间断电源器件以由所述不间断电源器件提供供电，所述切换控制器还在所述不间断电源器件提供供电期间，根据所述不间断电源器件的剩余电量决定是否控制所述切换开关切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中：所述图像编码单元基于MPEG-4压缩标准对所述多帧电梯轿厢图像进行图像压缩编码。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中：所述预设灰度阈值取值在0-10之间，所述预设检测时间间隔取值在1-5秒之间，所述预设拍摄数量取值在5-10之间。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中：所述无线收发设备设置在所述轿厢的外侧顶部，所述双声道扬声器设置在所述轿厢的内部。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中：所述无线收发设备还包括GPRS通信接口、3G通信接口或4G通信接口。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中：所述单片机AT89C51、所述事件识别设备、所述用户输入设备和所述FLASH存储设备都设置在所述轿厢的内部。
更具体地，在所述电梯疑似暴力事件识别系统中：所述机房控制设备被设置在所述电梯所在楼房的顶部位置。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的电梯疑似暴力事件识别系统的结构方框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的电梯疑似暴力事件识别系统的实施方案进行详细说明。
当前，电梯内部监控方式不够具体，无法为监控部门提供有价值的参考数据，例如，缺乏对电梯内纠缠斗殴场景的检测方案，如果能够检测到具体的电梯内激烈搏斗场景，监控部门就能够做出立即报警、排除合理安保人员赶赴现场以及携带适当的防暴工具的有针对性的反应，从而有力维护电梯所在楼房的安全秩序。
其中，电梯内纠缠斗殴场景的特点为：各个人体目标之间距离非常小，人体面积出现巨大波动，人体目标的运动轨迹变得毫无规律可言。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种电梯疑似暴力事件识别系统，将多种高精度图像检测设备与电梯主体有机结合，实现对预期具体场景的有效、实时检测。
图1为根据本发明实施方案示出的电梯疑似暴力事件识别系统的结构方框图，所述系统包括电梯主体结构1、CCD传感器2、事件识别设备3和单片机AT89C51 4，所述CCD传感器2、所述事件识别设备3和所述单片机AT89C51 4都设置在所述电梯主体结构1上，所述CCD传感器2用于对电梯轿厢进行拍摄以获得电梯轿厢图像，所述事件识别设备3与所述CCD传感器2连接，用于对所述电梯轿厢图像执行实地数据提取，所述单片机AT89C51 4与所述事件识别设备3连接，用于基于提取的实地数据确定在电梯的轿厢内是否发生疑似暴力事件。
接着，继续对本发明的电梯疑似暴力事件识别系统的具体结构进行进一步的说明。
所述系统还包括：用户输入设备，用于根据用户的操作，接收用户输入的基准灰度电梯图像、预设灰度阈值、预设检测时间间隔、预设拍摄数量、面积变化率阈值、距离阈值和标准轨迹模板集，所述基准灰度电梯图像为预先对容纳人体的轿厢进行拍摄所获得的图像，所述标准轨迹模板集包括了各种有规则的运动轨迹模板。
所述系统还包括：FLASH存储设备，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述基准灰度电梯图像、所述预设灰度阈值、所述预设检测时间间隔、所述预设拍摄数量、所述面积变化率阈值、所述距离阈值和所述标准轨迹模板集。
所述电梯主体结构1由电梯轿体设备、机房控制设备、井道控制设备和层站控制设备组成，所述电梯轿体设备包括井道传感器、开门机、紧急终端开关、导靴、轿内操纵箱、轿架、轿门、安全钳、随行电缆和轿厢，所述井道传感器、所述开门机、所述紧急终端开关和所述导靴都设置在所述轿厢的顶部，所述轿内操纵箱设置在所述轿厢的内部，所述轿架设置在所述轿厢的外部周围，用于固定所述轿厢，所述安全钳设置在所述轿厢的底部，所述随行电缆设置在所述轿厢的外侧，所述机房控制设备包括减速器、拽引轮、导向轮、限速器、制动器、拽引机、电源开关和电梯供电电源，所述井道控制设备包括导轨支架、拽引钢丝绳、开关碰铁、导轨、对重、补偿链、补偿链导轮、张紧装置、绳头组合和缓冲器，所述对重通过所述绳头组合固定在所述轿厢的下方，所述补偿链、所述补偿链导轮和所述张紧装置按照从上到下的顺序依次设置在所述对重的下方，所述层站控制设备设置在每一层楼层上，包括呼梯盒、层楼指示灯和层门。
所述CCD传感器2设置在所述轿厢内，与所述FLASH存储设备连接，以基于所述预设检测时间间隔依次自动拍摄预设拍摄数量的多帧电梯轿厢图像。
所述事件识别设备3与所述CCD传感器2和所述FLASH存储设备连接，以分别接收所述多帧电梯轿厢图像，所述事件识别设备3包括自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、背景灰度阈值确定单元、背景分离单元、目标识别单元和数据提取单元；
所述背景灰度阈值确定单元与所述FLASH存储设备连接，从0-255中依次选择灰度值作为预选灰度值，将所述基准灰度电梯图像中每一像素灰度值与所述预选灰度值相减以获得每一个像素的灰度差值，将每一个像素的灰度差值的平方相加，相加后的值除以所述基准灰度电梯图像中像素总数以获得阈值选择评估数据，取数值最小的阈值选择评估数据所对应的预选灰度值作为背景灰度阈值；所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述背景分离单元、所述目标识别单元和所述数据提取单元联合用于对每一帧电梯轿厢图像执行实地数据提取处理：所述自适应递归滤波单元与所述CCD传感器连接，用于对每一帧电梯轿厢图像执行自适应递归滤波处理，以获得对应的每一帧滤波图像；所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接，用于对每一帧滤波图像执行灰度化处理，以获得对应的每一帧灰度化轿厢图像；所述背景分离单元与所述灰度化处理单元和所述背景灰度阈值确定单元分别连接，将每一帧灰度化轿厢图像中的每一像素的灰度值减去所述背景灰度阈值后取绝对值以获取每一帧去背景灰度化图像；所述目标识别单元与所述背景分离单元和所述FLASH存储设备分别连接，将每一帧去背景灰度化图像中具有灰度值大于等于所述预设灰度阈值的所有像素组成多个目标灰度子图像；所述数据提取单元与所述目标识别单元连接，基于所述多个目标灰度子图像计算每一个目标的面积、每两个目标之间的相对距离和每一个目标的形心位置。
所述单片机AT89C51 4与所述数据提取单元和所述FLASH存储设备分别连接，基于每一帧电梯轿厢图像对应的每一个目标的面积和每一个目标的形心位置计算每一个目标的实时面积变化率平均值和每一个目标的实时运动轨迹，并在所有目标的实时面积变化率平均值均大于所述面积变化率阈值、所有每两个目标之间的相对距离均小于所述距离阈值且所有目标的实时运动轨迹不匹配所述标准轨迹模板集的任一种有规则的运动轨迹模板时，发出存在疑似暴力事件信号，否则，发出不存在疑似暴力事件信号。
所述系统还包括：无线收发设备，与所述单片机AT89C51 4和所述事件识别设备分别连接，包括图像编码单元，用于在接收到所述疑似暴力事件信号时，控制所述图像编码单元对所述多帧电梯轿厢图像进行图像压缩编码以获得多帧压缩图像，并将所述多帧压缩图像和所述存在疑似暴力事件信号通过无线通信网络发送到电梯负责单位的内部网络或电梯负责人的移动终端。
所述系统还包括：双声道扬声器，与所述单片机AT89C51 4连接，用于在接收到所述存在疑似暴力事件信号时，播放与所述存在疑似暴力事件信号对应的语音报警文件。
其中，所述单片机AT89C514基于每一帧电梯轿厢图像对应的每一个目标的面积计算每一个目标的实时面积变化率平均值，具体为，针对每一个目标，按照电梯轿厢图像的拍摄时间前后顺序计算相邻拍摄时间的两帧电梯轿厢图像的该目标的面积变化率，并对计算得到的多个面积变化率取平均值以获得该目标的实时面积变化率平均值；所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述背景灰度阈值确定单元、所述背景分离单元、所述目标识别单元和所述数据提取单元分别由不同的FPGA芯片实现，且被集成在一块集成电路板上；所述机房控制设备中的电梯供电电源包括太阳能供电器件、不间断电源器件、市电接入器件、切换开关和切换控制器，所述切换开关与所述太阳能供电器件、所述不间断电源器件和所述市电接入设备分别连接，所述切换控制器与所述切换开关连接，当所述切换控制器检测到市电正常供应时，将所述切换开关切换到所述市电接入器件以由市电提供供电，当所述切换控制器检测到市电供应中断时，将所述切换开关切换到所述不间断电源器件以由所述不间断电源器件提供供电，所述切换控制器还在所述不间断电源器件提供供电期间，根据所述不间断电源器件的剩余电量决定是否控制所述切换开关切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电。
可选地，在所述系统中：所述图像编码单元基于MPEG-4压缩标准对所述多帧电梯轿厢图像进行图像压缩编码；所述预设灰度阈值取值在0-10之间，所述预设检测时间间隔取值在1-5秒之间，所述预设拍摄数量取值在5-10之间；所述无线收发设备设置在所述轿厢的外侧顶部，所述双声道扬声器设置在所述轿厢的内部；所述无线收发设备还包括GPRS通信接口、3G通信接口或4G通信接口；所述单片机AT89C51 4、所述事件识别设备、所述用户输入设备和所述FLASH存储设备都设置在所述轿厢的内部；以及，可以将所述机房控制设备设置在所述电梯所在楼房的顶部位置。
另外，FPGA，即现场可编辑门阵列，是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是作为专用集成电路ASIC领域中的一种半定制电路而出现的，他解决了定制电路中的不足，也克服了原有可编程器件门电路数量有限的缺点。
FPGA采用逻辑单元阵列LCA这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分。现场可编辑门阵列FPGA是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(例如PAL、GAL、CPLD等可编程器件)相比，FPGA具有不同结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。
FPGA和CPLD的主要区别在于：CPLD是一个有点限制性的结构，这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器组成，其缺乏编辑灵活性；而FPGA却有很多的连接单元，这样让他可以更加灵活地进行编辑。
采用本发明的电梯疑似暴力事件识别系统，针对现有技术缺少对电梯内纠缠斗殴场景这一危险行为的检测机制的问题，采用与电梯主体结构有机结合的多个高精度图像处理设备完成对电梯内纠缠斗殴场景的有效识别，高精度图像处理设备具体识别机制为先确定背景阈值、剥离背景、确定人体目标、最后根据人体目标几何形状确定具体的暴力场景。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。