专利名称：一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种利用图像扫描、模式识别技术，以及计算机智能分析、处理并采集分类的智能视频监控技术，尤其涉及一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统及实现方法。
背景技术：
随着人民生活水平的提高和科学技术的发展，监控系统由于其需求增加而变得日益流行。但目前的传统的监控系统大多数都是经过监控场景视频信息采集，然后通过在监控室监控中接收和显示，一般情况下都是由人来完成对监控场景中出现的误进、非法进入等可疑情况进行识别，以及由人工进行对非法入侵即时的处理；有的传统的监控系统能够用视频录像机和数字硬盘录像机等来完成视频存储以实现事后的查看和验证；尽管目前也出现另一种结合电话对讲的监控系统，来访者通过拨通监控方的电话对讲机，监控方收到呼叫后摘下对讲机，建立音频和视频对话，监控方通过视频对讲来进行身份识别，音频对讲机实际只是一种提供告知来访者的手段而已，这手段唯一的好处是让来访者知道监控方已知道，此种监控系统综合考虑地利用了音频和视频信息，但它最大的缺点是人工干涉过多，不能完全智能自动化。在传统的监控系统中，监控人起到了非常重要的角色，是缺一不可的。但是，由于各种的原因，有很多实际情况下，某些非本区域的陌生人员的非法闯入而没有被及时发现阻止。事实表明，这种非法闯入情况发生是由于以下方面的原因1、单一地采集视频信息而没有充分利用音频信息或不能综合考虑利用数字音频和数字视频信息；2、监控人过多干涉，监控人扮演了非常重要的角色，不能实现监控智能化；3、监控人的不够负责，导致监控人没有保持注意力集中在监控画面上，而一般的非法入侵在受监控区持续时间不是很长， 可以说的瞬时完成，而这一个瞬时由于监控人的不够负责，导致监控人没有保持注意力集中在监控画面上而没有捕捉到这种瞬时的非法入侵；4、传统的监控系统中使用大量的监控摄像机，但是，只有其中少量的摄像机画面能显示在监控人所能观察到的监控屏幕上，需要一定的简单方法装置来实现不断地切换以保证监控现场被看到。因此传统的监控系统关键性作用只是事后查看和验证或证实。目前也有一些监控系统采用多个监控终端显示，但仍然人扮演了非常重要的角色，由于上述原因，这些监控系统都不能完全智能自动化，可能导致某些非本区域的陌生人员的非法闯入而没有被及时发现阻止，这还是不能根本上解决上述问题。
发明内容
针对上述的不足，本发明提出了一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统及实现方法，提供无人的全自动对进入者监控、现场获取相关信息、查找局部小区域服务器登记的监控对象信息数据库中的信息来判断是否允许监控目标进入并实现相关允许进入操作。
本发明的这种用于局部小区域安全进入的智能监控系统是由目标信息采集模块、 监控控制器模块、人像脸部图像信息获取模块、智能报警鸣响模块、安全识别模块、监控对象信息数据库、模式识别模块以及智能进入控制模块组成。所述的目标信息采集模块，是一个或多个用于采集视频信息的摄取像机云镜系统或鱼眼摄像头和一个声音录入系统，实现数字视频信号和数字音频信号的自动采集。目标信息采集模块是采集监控目标的音视频的数字信号，但是音频信息根据所述的视频监控控制器模块所设置的监控级别去掉此监控功能，亦即只有视频信息的数字信号数据。所述的监控控制器模块，对音视频信息处理是按帧为一个单元处理，对全部视频信息按帧扫描，然后进行影像分析，提取出最佳的可用于脸部识别的一张或几张图像。该模块对数字音视频信号的预处理，针对所述的采集监控目标的音视频的数字信号，对视频的数字信号扫描，按每帧为单元进行计算其APSNR(Average Power Signal-to-NoiseRatio信号-噪音功率比)的值，取APSNR值最大的帧作为最佳的可用于脸部识别的图像；对音频数字信号预处理包括预滤波、采样和量化、加窗、端点检测、预加重过程，提取音频数字信号的特征参数。本模块根据具体实际情况可以略去音频信号。所述的人像脸部图像信息获取模块，用于获取监控目标的脸部图像信息，对输入的图像的数字信息进行处理和分析，先进行数字信息的预处理，去除混入的干扰信息并减少某些变形和失真，然后进行特征抽取，用模式识别方法获得数字信息中的人像脸部图像 fn息ο所述的安全识别模块，判断所获取监控目标的脸部图像信息是否在监控对象信息数据库中有记录，并向智能进入控制模块传送相应的执行的操作命令。所述的监控对象信息数据库，用于存储监控区域所有对象的基本的信息，此信息是经过非对称加密存放入监控对象信息数据库并且允许用于公共场合身份识的信息，包括姓名、密码、进出历史次数、是否属于本监控区域居民和最重要的脸部图像信息和音频信息；所述的模式识别模块，根据已有的图像和音频信息进行匹配识别，包括监控目标脸孔图像识别单元和监控目标声音识别单元。目标脸孔图像识别单元对目标图像原始数据的获取、预处理、不变性特征的提取方法以及神经网络识别技术；不变性特征的提取即从数字化后或预处理后的输入模式中抽取一组具有不变性的特征；在图像的预处理部分，先对获取的图像进行平滑、去噪，随后对其进行边缘检测、增强，最后，根据获取的图像目标和摄像机位置关系的不同，针对其不变性特征调用鉴别方法进行匹配识别；监控目标声音识别单元根据构词规则、语法规则、语义规则，计算监控控制器模块提取音频数字信号的特征参数与监控对象信息数据库所存的音频数字信号之间的相似度，识别出输入语音的语意信肩、ο所述的安全识别模块，它与所述的人像脸部图像信息获取模块、监控对象信息数据库及智能报警鸣响模块相连，当它收到人像脸部图像信息获取模块所发来的图像信息后，首先将图像信息发送至监控对象信息数据库中，调用模式识别模块相应的处理方法进行模式识别处理，然后将模式识别处理结果返回给安全识别模块，最后安全识别模块根据此结果分类报警鸣响类型并将这个鸣响类型传给智能报警鸣响模块处理。所述的智能进入控制模块，接收安全识别模块发来的启动开门命令并打开通道允许所述的监控目标的进入。此外，本发明提供的一种用于局部小区域安全进入的智能监控的方法，其步骤如下所述1、起始步骤，用于启动本监控系统；2、采集目标信息，如果有人想要通过通道进入监控系统监控范围，则通过目标信息采集模块采集目标的信息；3、保存目标信息，目标信息采集模块采集目标的信息由监控控制器模块处理后， 发送到所述的监控对象信息数据库；4、匹配允许步骤，模式识别模块，根据所述的监控对象信息数据库中已有的图像和音频信息进行匹配识别，若有该目标信息则匹配允许成功，进出历史次数增加一，否则作为新增陌生人记录，进出历史次数为零作为标识；5、允许或禁止进入报警鸣响，安全识别模块根据人像脸部图像信息获取模块传入的音视频数字信号，搜索监控对象信息数据库中的记录，进行匹配，获取现场目标的进出历史次数，如果匹配不成功或进出历史次数为零，则安全识别模块根据此结果分类报警鸣响类型，并将这个鸣响类型传给智能报警鸣响模块处理。本发明的有益效果如下1、全自动化智能监控。本发明一经安装好，便无需人工干涉，从被监控小区的进出活动对象的目标音视频信息采集，预处理，识别匹配，报警鸣响或开启自动门允许对象进入等，全部由系统自动化地智能地实现。2、高可靠性和高安全性。充分利用音频信息和综合考虑利用数字音频和数字视频信息特征，利用模式匹配方法进行高可靠地匹配被监控的进出目标对象，比传统的单一利用视频信息进行匹配明显提高了安全性。3、系统的模块化结构，使其有良好可扩展性。本发明给出的是按功能划分的模块设计，各个功能模块之间藕合低，高内聚性，所以实现者在遵循整个系统模块设计的情况下，可以根据规模的大小将模块放在不同软硬件上实现，可以根据实际需要，在安全性、系统整体性能及价值之间均衡，建设适合所在小区域所需的监控统。
图1为本发明的结构示意图；图2为监控控制器模块级联和接口图；图3为本发明的操作流程图；图4为监控对象信息数据库结构图；图5为安全识别模块的逻辑联系图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细说明。如图1所示一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统，它包括目标信息采集模块A、监控控制器模块C、人像脸部图像信息获取模块B、智能报警鸣响模块E、安全识别模块D、监控对象信息数据库H、模式识别模块I以及智能进入控制模块F。
如图1所示，目标信息采集模块A与人像脸部图像信息获取模块B相连，目标信息采集模块是一个或多个用于采集视频信息的摄取像机云镜系统或鱼眼摄像头和一个声音录入系统，它将采集到的信号数字信号处理后送给人像脸部图像信息获取模块B处理，人像脸部图像信息获取模块B获取监控目标的脸部图像信息，对输入的图像的数字信息进行处理和分析，先进行数字信息的预处理，去除混入的干扰信息并减少某些变形和失真，然后进行特征抽取，用模式识别方法获得数字信息中的人像脸部图像信息，这些重要的人像脸部图像信息可以通过人像脸部图像信息获取模块B存入监控对旬信息数据库H。目标信息采集模块A和人像脸部图像信息获取模块B直接与监控控制器模块C相连，监控控制器模块C用于处理音视频信息，对视频信息处理是按帧为一个单元进行处理，先对全部视频信息按帧扫描，然后进行影像分析，提取出最佳的可用于脸部识别的一张或几张图像。如图1所示，系统通过调用模式识别模块I相应的处理方法进行模式识别处理，模式识别模块I包括监控目标脸孔图像识别单元和监控目标声音识别单元，其中目标脸孔图像识别单元对目标图像原始数据的获取、预处理、不变性特征的提取方法以及神经网络识别技术，不变性特征的提取即从数字化后或预处理后的输入模式中抽取一组具有不变性的特征；监控目标声音识别单元针对语音数字信号来周用相应的处理方法和鉴别方法进行匹配识别，若有该目标信息则匹配允许成功，进出历史次数增加一，否则把监控对象信息数据 G作为新增陌生人记录，进出历史次数为零作为标识，存储入监控对旬信息数据库H中。如图1所示，模式识别模块I的模式识别处理结果返回给安全识别模块D，安全识别模块D，用于判断所获取监控目标的脸部图像信息是否在监控对象信息数据库中有记录， 针对所获得的人像脸部图像信息，查找对象信息数据库中的所有记录，当查找到时停止查找，并把当前处理结果传给进入控制模块F，进入控制模块F接收安全识别模块发来的启动开门命令并打开通道允许所述的监控目标的进入；查找失败则发送相关触发消息给安全识别模块。最后安全识别模块根据此结果分类报警鸣响类型并将这个鸣响类型传给智能报警鸣响模块E处理。如图2所示为一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统中的监控控制器模块级联和接口图。当本发明监控系统启动监控时，音视频数字信号信息作为本监控控制器模块的接口输入，根据视频监控控制器模块所设置的监控级别去掉音频监控功能，因为一般场合，通过本系统的视频监控已经可以高可靠性高安全地视频监控，达到由监控安全进入的智能监控的目的，但允许特殊场合要求更高的安全目的，开启音频监控，这样也使得本系统更加个性化设置和选择。若开开启音频监控，则要求被监控目标在试图进入本发明系统监控通道时，发出声音信号。监控控制器模块中的控制器进行分析处理，通过嵌入的人像脸部图像信息获取模块处理并获得取APSNR值最大的帧作为最佳的可用于脸部识别的图像；通过音频识别处理获得监控目标的音频数字信息中的有效成份，最后通过数字信息输出接口输出。如图3所示为一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统的发明实施例的操作流程图。操作过程分如下几个步骤1.起始步骤，用于启动本监控系统。2.采集目标信息，如果有人想要通过通道进入监控系统监控范围，则通过目标信息采集模块采集目标的信息。3.保存目标信息，目标信息采集模块采集目标的信息由监控控制器模块处理后， 发送到所述的监控对象信息数据库。4.匹配允许步骤，所述的模式识别模块，根据所述的监控对象信息数据库中已有的图像和音频信息进行匹配识别，它包括监控目标脸孔图像识别单元和监控目标声音识别单元，若有该目标信息则匹配允许成功，进出历史次数增加一，否则作为新增陌生人记录， 进出历史次数为零作为标识。5.允许或禁止进入报警鸣响，安全识别模块根据此结果分类报警鸣响类型并将这个鸣响类型传给智能报警鸣响模块处理。如图4所示，监控对象信息数据库，用于存储监控区域所有对象的基本的(当然是可以公开的用于公共场合身份识的信息)信息，包括姓名、密码、进出历史次数、是否属于本监控区域居民和最重要的脸部图像信息和音频信息。其中安全识别模块的逻辑联系图如图5所示，它与所述的人像脸部图像信息获取模块、监控对象信息数据库及智能报警鸣响模块相连，当它收到人像脸部图像信息获取模块所发来的图像信息后，首先将图像信息发送至监控对象信息数据库中，调用模式识别模块相应的处理方法进行模式识别处理，然后将模式识别处理结果返回给安全识别模块，最后安全识别模块根据此结果分类报警鸣响类型并将这个鸣响类型传给智能报警鸣响模块处理。智能进入控制模块，用于接收安全识别模块发来的启动开门命令并打开通道允许所述的监控目标的进入。
权利要求
1.一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统，它包括目标信息采集模块、监控控制器模块、人像脸部图像信息获取模块、智能报警鸣响模块、安全识别模块、监控对象信息数据库、模式识别模块以及智能进入控制模块组成，其特征在于目标信息采集模块，是一个或多个用于采集视频信息的摄取像机云镜系统或鱼眼摄像头和一个声音录入系统，实现数字视频信号和数字音频信号的自动采集；监控控制器模块，用于处理音视频信息，对视频信息处理是按帧为一个单元进行处理， 先对全部视频信息按帧扫描，然后进行影像分析，提取出最佳的可用于脸部识别的一张或几张图像；人像脸部图像信息获取模块，用于获取监控目标的脸部图像信息，对输入的图像的数字信息进行处理和分析，先进行数字信息的预处理，去除混入的干扰信息并减少某些变形和失真，然后进行特征抽取，用模式识别方法获得数字信息中的人像脸部图像信息；智能报警鸣响模块，用于智能报警鸣响模块，设置各种不同的鸣响声音，自动识别报警情形并触发鸣响报警；安全识别模块，用于判断所获取监控目标的脸部图像信息是否在监控对象信息数据库中有记录，针对所获得的人像脸部图像信息，查找对象信息数据库中的所有记录，当查找到时停止查找，查找失败则发送相关触发消息给安全识别模块；监控对象信息数据库，用于存储监控区域所有对象的基本的信息，此信息是经过非对称加密存放入监控对象信息数据库并且允许用于公共场合身份识的信息，包括姓名、密码、 进出历史次数、是否属于本监控区域居民和最重要的脸部图像信息和音频信息；模式识别模块，用于根据已有的图像和音频信息进行匹配识别，它识别包括监控目标脸孔图像识别单元和监控目标声音识别单元；智能进入控制模块，用于接收安全识别模块发来的启动开门命令并打开通道允许所述的监控目标的进入。
2.根据权利要求1所述的用于局部小区域安全进入的智能监控系统，其特征在于所述的目标信息采集模块将音视频信息采集程序固化在内的自动化采集装置，智能检测被控范围内的活动目标，把采集到的数据转化为数字信号，采集结果得到的是数字视频信号和数字音频信号。
3.根据权利要求1所述的用于局部小区域安全进入的智能监控系统，其特征在于所述的目标信息采集模块是采集监控目标的音视频的数字信号，但是音频信息可以根据所述的视频监控控制器模块所设置的监控级别去掉此监控功能，亦即只有视频信息的数字信号数据。
4.根据权利要求1所述的用于局部小区域安全进入的智能监控系统，其特征在于所述的监控控制器模块是对数字音视频信号的预处理，针对所述的采集监控目标的音视频的数字信号，对视频的数字信号扫描，按每帧为单元进行计算其APSNR(Average PowerSignal-to-Noise Ratio信号-噪音功率比)的值，取APSNR值最大的帧作为最佳的可用于脸部识别的图像；对音频数字信号预处理包括预滤波、采样和量化、加窗、端点检测、 预加重过程，提取音频数字信号的特征参数。
5.根据权利要求1所述的用于局部小区域安全进入的智能监控系统，其特征在于所述的目标脸孔图像识别单元对目标图像原始数据的获取、预处理、不变性特征的提取方法以及神经网络识别技术；不变性特征的提取即从数字化后或预处理后的输入模式中抽取一组具有不变性的特征；在图像的预处理部分，先对获取的图像进行平滑、去噪，随后对其进行边缘检测、增强，最后，根据获取的图像目标和摄像机位置关系的不同，针对其不变性特征调用鉴别方法进行匹配识别；同样针对语音数字信号来周用相应的处理方法和鉴别方法进行匹配识别。
6.根据权利要求1所述的用于局部小区域安全进入的智能监控系统，其特征在于所述的监控目标声音识别单元，根据构词规则、语法规则、语义规则，计算监控控制器模块提取音频数字信号的特征参数与监控对象信息数据库所存的音频数字信号之间的相似度，识别出输入语音的语意信息。
7.一种用于局部小区域安全进入的智能监控的方法，其特征在于包括以下步骤1)起始步骤，用于启动本监控系统；2)采集目标信息，如果有人想要通过通道进入监控系统监控范围，则通过目标信息采集模块采集目标的信息；3)保存目标信息，目标信息采集模块采集目标的信息由监控控制器模块处理后，发送到所述的监控对象信息数据库；4)匹配允许步骤，模式识别模块，根据所述的监控对象信息数据库中已有的图像和音频信息进行匹配识别，若有该目标信息则匹配允许成功，进出历史次数增加一，否则作为新增陌生人记录，进出历史次数为零作为标识；5)允许或禁止进入报警鸣响，安全识别模块根据人像脸部图像信息获取模块传入的音视频数字信号，搜索监控对象信息数据库中的记录，进行匹配，获取现场目标的进出历史次数，如果匹配不成功或进出历史次数为零，则安全识别模块根据此结果分类报警鸣响类型， 并将这个鸣响类型传给智能报警鸣响模块处理。
全文摘要
本发明公开了一种用于局部小区域安全进入的智能监控系统及实现方法，它涉及一种利用图像扫描、模式识别技术，以及计算机智能分析、处理并采集分类的智能视频监控技术。包括目标信息采集模块、监控控制器模块、人像脸部图像信息获取模块、智能报警鸣响模块、安全识别模块、监控对象信息数据库、模式识别模块以及智能进入控制模块。
文档编号G06K9/00GK102176746SQ20091019241
公开日2011年9月7日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者刘宁, 曹旦森, 罗笑南, 许晓伟 申请人:广东中大讯通信息有限公司