统主要包括现场摄像头、数据传输设备和机房显示设备，采用安装在电梯内的现场摄像头进行实时图像采集，数据传输设备将采集到的图像数据传输到监控机房的机房显示设备上供监控人员人工鉴别，这种鉴别方式费时费力，智能化水平不高，由此可见，需要一种能够检测到电梯内部可能发生暴力的场景的检测预警系统，缩短监控部门的反应时间。
[0016]其中，电梯内不法分子逐步逼近场景的特点为:各个人体目标之间距离没有发生变化，人体面积出现波动小，人体目标的运动轨迹规则。
[0017]为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于图像处理的电梯内暴力事件预警系统，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。
[0018]图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的电梯内暴力事件预警系统的结构方框图，所述系统包括高清摄像设备1、图像处理设备2、4G通信设备3和嵌入式处理器4，所述高清摄像设备I用于对电梯轿厢进行拍摄以获得实时电梯图像，所述图像处理设备2与所述高清摄像设备I连接，用于对所述实时电梯图像执行图像处理以提取场景数据，所述嵌入式处理器4与所述图像处理设备2和所述4G通信设备3分别连接，用于基于提取的场景数据确定是否通过所述4G通信设备3实现暴力事件预警。
[0019]接着，继续对本发明的基于图像处理的电梯内暴力事件预警系统的具体结构进行进一步的说明。
[0020]所述系统还包括:USB接口，用于连接外部U盘，接收外部U盘内存储的人体灰度上限阈值、人体灰度下限阈值、预设检测时间间隔、预设拍摄数量、面积变化率阈值、距离变化率阈值和标准轨迹模板集，所述人体灰度上限阈值和所述人体灰度下限阈值用于将图像中的人体与背景分离，所述标准轨迹模板集包括了各种有规则的运动轨迹模板。
[0021]所述系统还包括:移动硬盘，与所述USB接口连接，用于接收并存储所述人体灰度上限阈值、所述人体灰度下限阈值、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、所述距离变化率阈值和所述标准轨迹模板集。
[0022]所述系统还包括: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。
[0023]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。
[0024]所述高清摄像设备I设置在所述轿厢内，与所述移动硬盘连接，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实时电梯图像。
[0025]所述图像处理设备2与所述高清摄像设备I和所述移动硬盘连接，以分别接收所述多帧实时电梯图像，所述图像处理设备2包括边缘增强子设备、中值滤波子设备、灰度化处理子设备、目标识别子设备和数据提取子设备；所述边缘增强子设备、所述中值滤波子设备、所述灰度化处理子设备、所述目标识别子设备和所述数据提取子设备联合用于对每一帧实时电梯图像执行场景数据提取处理:
[0026]所述边缘增强子设备与所述高清摄像设备I连接，用于对每一帧实时电梯图像执行边缘增强处理，以获得每一帧增强图像；所述中值滤波子设备与所述边缘增强子设备连接，用于对每一帧增强图像执行3X3像素滤波窗口的中值滤波处理，以获得每一帧滤波图像；所述灰度化处理子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对每一帧滤波图像执行灰度化处理，以获得每一帧灰度化轿厢图像；所述目标识别子设备与所述灰度化处理子设备和所述移动硬盘分别连接，将每一帧灰度化轿厢图像中灰度值在所述人体灰度上限阈值和所述人体灰度下限阈值之间的像素组成多个目标灰度子图像；所述数据提取子设备与所述目标识别子设备连接，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。
[0027]所述嵌入式处理器4与所述数据提取子设备和所述移动硬盘分别连接，基于每一帧实时电梯图像对应的每一个目标的面积、每两个目标之间的相对距离和每一个目标的形心位置计算每一个目标的实时面积变化率平均值、每两个目标之间的实时相对距离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小于所述面积变化率阈值、所有两个目标之间的实时相对距离变化率平均值在零和所述距离变化率阈值之间且所有目标的实时运动轨迹与所述标准轨迹模板集的某一种有规则的运动轨迹模板匹配时，则认定存在暴力实施者向暴力被实施者逼近的场景，发出暴力事件预警信号。
[0028]所述4G通信设备3，与所述嵌入式处理器4和所述图像处理设备2分别连接，用于在接收到所述暴力事件预警信号时，将所述多帧实时电梯图像和所述暴力事件预警信号通过4G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。
[0029]所述系统还包括:语音报警设备，与所述嵌入式处理器4连接，用于在接收到所述暴力事件预警信号时，播放与所述暴力事件预警信号对应的语音报警文件。
[0030]其中，所述嵌入式处理器4基于每一帧实时电梯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，按照实时电梯图像的拍摄时间前后顺序计算相邻拍摄时间的两帧实时电梯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；所述嵌入式处理器4基于每两个目标之间的相对距离计算每两个目标之间的实时相对距离变化率平均值，具体为，针对每两个目标，按照实时电梯图像的拍摄时间前后顺序计算相邻拍摄时间的两帧实时电梯图像的该两个目标的相对距离变化率，并对计算得到的多个相对距离变化率取平均值以获得该两个目标的实时相对距离变化率平均值；以及，所述边缘增强子设备、所述中值滤波子设备、所述灰度化处理子设备、所述目标识别子设备和所述数据提取子设备被集成在一块FPGA芯片中。
[0031]可选地，在所述系统中:所述人体灰度上限阈值和所述人体灰度下限阈值的取值都在0-255之间；所述高清摄像设备还包括镜头和滤光片；所述语音报警设备为双声道扬声器；以及，可以采用3G通信设备或GPRS通信设备替换所述4G通信设备3。
[0032]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。
[0033]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1B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、GAUCPLD等可编程器件)相比，FPGA具有不同结构。FPGA利用小型查找表(16X1RAM)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1/0，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。
[0034]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