人脸跟踪抓拍视频监控系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种人脸跟踪抓拍视频监控系统及方法，系统包括数据采集单元、数据分析单元、数据处理单元、数据传输单元、后端主控单元和报警单元，该数据采集单元由云台摄像机组成，数据分析单元分析视频图像内的运动目标，并捕捉运动目标人脸，数据处理单元控制视频采集单元对运动目标人脸进行跟踪视频采集、抓拍，数据传输单元将视频采集单元采集的视频图像和运动目标人脸的高清图片传送至后端主控单元，由后端主控单元进行目标人脸图片识别分析，并在相应人脸图片中添加报警信号，同时将人脸图片所在视频图像的位置信息发送至报警单元，由报警单元发送报警信号，有效解决对运动目标人脸抓拍图片尺寸小、图像不清晰等问题，提高了用户体验度。
【专利说明】人脸跟踪抓拍视频监控系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频监控【技术领域】，特别涉及一种人脸跟踪抓拍视频监控系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，云台摄像机是监控领域中使用最为普遍的监控前端设备之一。监控人员可以手动控制云台摄像机进行旋转和缩放，以实现对监控景物和监控对象的观察。随着智能视频分析技术的发展，具有智能功能的监控设备越来越受到用户的喜爱，例如，带有自动跟踪目标功能的监控设备可通过对摄像机摄取进来的视频图像进行智能视频分析，发现并找到运动目标所在的位置，控制监控设备旋转和缩放以实现对运动目标的自动跟踪功能。这种自动跟踪方式可以实现运动目标在整个监控场景的活动情况的拍摄，较手动跟踪方式具有更高的准确度，并可以解除监控人员时刻在岗的烦恼。
[0003]进一步对运动目标进行详尽跟踪监控，自从人脸识别技术引入视频监控领域，就引起了安防行业的广泛重视，现有的人脸检测系统虽然已经能够以较高的正确率检测出人脸，但在大多数情况下所能提供的人脸图像在清晰度和完整性上难以满足要求，存在着相当大的缺陷；即使随着现在安装有高清摄像机的监控系统的日益流行，当检测目标位于较远处时，如果不进行镜头焦距的调校及画面大小的缩放，所拍摄到的图像的清晰度仍然不能满足要求。譬如检测到的图像未经处理便存入数据库中，导致检测到的人脸过小或者过于模糊；检测的到人脸图像被某些遮挡物或附着物覆盖，如前景物(位于人脸与摄像机之间的任意不透明物体)、头发、眼镜、胡须，导致检测到的人脸一部分或全部特征丢失；检测到的图像由于拍摄角度不正确导致大部分人脸特征丢失等。由于视频分辨率低，关键部位成像过小，往往无法得到关心的物体的清晰形象，这些不足将对公安机关事后调用取证造成很大的负面影响，极大地影响了视频监控的使用成效。
[0004]鉴于此，本发明提供了一种人脸跟踪抓拍视频监控系统及方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种人脸跟踪抓拍视频监控系统及方法，以解决现有技术中存在的上述缺陷。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明提供了一种人脸跟踪抓拍视频监控系统，包括数据采集单元、数据分析单元、数据处理单元、数据传输单元、后端主控单元和报警单元，
[0007]所述数据采集单元采集运动目标视频图像，并将所述运动目标视频图像传输至所述数据分析单元；
[0008]所述数据分析单元对所述运动目标视频图像进行人脸位置检测，并将人脸位置信息和所述数据采集单元的实时状态信息传输至所述数据处理单元；
[0009]所述数据处理单元控制所述数据采集单元对所述运动目标的人脸位置进行跟踪视频图像采集，同时，所述数据处理单元控制所述数据采集单元进行变倍放大，当运动目标人脸图像放大到预置阀值时，所述数据处理单元将控制所述数据采集单元对此刻运动目标人脸进行图片抓拍，并将所述运动目标人脸的抓拍图片通过数据传输单元发送至后端主控单元；
[0010]所述后端主控单元对所述数据传输单元发送的所述运动目标人脸的抓拍图片进行识别，若识别匹对成功，所述后端主控单元将触发报警信号，并发送至报警单元，同时将触发报警的所述运动目标人脸的抓拍图片和对应的视频图像，进行关联保存并转发。
[0011]进一步地，所述数据采集单元包括云台摄像机、支架以及全景摄像机，
[0012]所述云台摄像机用于跟踪所述运动目标，并采集所述运动目标视频图像和抓拍图片;
[0013]所述支架用于固定所述云台摄像机和全景摄像机；
[0014]所述全景摄像机用于拍摄全景视频图像。
[0015]进一步地，所述云台摄像机包括变焦摄像机、示警喇叭、炫目灯和云台，所述变焦摄像机、示警喇叭和炫目灯，设置在所述云台的护罩内，并分别放置在所述护罩两端，所述变焦摄像机用于跟踪采集所述运动目标视频图像和抓拍图片变焦摄；所述示警喇叭用于对所述运动目标进行声音示警警告；所述炫目灯用于对所述运动目标人脸进行炫目照射，所述云台用于承载所述云台护罩内的变焦摄像机、示警喇叭和炫目灯，并实现所述云台摄像机的水平和垂直方向转动；
[0016]进一步地，所述全景摄像机包括水平摄像机和垂直摄像机，所述水平摄像机放置在所述云台摄像机下端，其与设置于所述云台摄像机内的云台连接，所述水平摄像机设置在全景摄像机模块的上端两侧，放置若干个，所述水平摄像机用于采集水平方向的视频图像，多个所述水平摄像机组成水平方向上的全景图像；所述垂直摄像机放置在所述全景摄像机的底端，用于采集垂直下方的视频图像，与所述水平摄像机组成全景视频图像；所述固定在所述人脸跟踪抓拍视频监控系统的中段侧面，用于安装固定支架人脸跟踪抓控拍视频监系统。
[0017]进一步地，所述报警单元，包括前端报警子单元和后端报警子单元，所述前端报警子单元包括炫目灯和示警喇叭，所述报警单元接收所述后端主控单元发送的报警信号，触发所述前端报警子单元对所述运动目标进行跟踪示警警告和对所述运动目标人脸进行炫目照射，同时，触发所述后端报警子单元进行事件告警联动。
[0018]进一步地，所述后端主控单元还用于在接收到所述数据传输单元发送的所述目标人脸的抓拍图片后，对超过报警阀值的相应所述目标人脸的抓拍图片中添加报警信号，同时将所述目标人脸的抓拍图片所在视频图像的位置信息发送至所述报警单元。
[0019]相应地，本发明还提供了一种人脸跟踪抓拍视频监控方法，所述方法包括如下步骤:
[0020](I)运动目标人脸检测:通过数据采集单元对进入监控区域内的运动目标进行人脸捕捉，确定人脸位置区域，并将人脸位置区域信息发送至数据处理单元；
[0021](2)运动目标人脸3D自适应人脸跟踪、抓拍:数据处理单元接收所述运动目标人脸位置信息，控制云台摄像机进行水平和垂直旋转和摄像机变倍实现对所述运动目标人脸的跟踪，同时控制云台摄像机对所述运动目标人脸进行图像抓拍。
[0022](3)运动目标人脸识别:通过数据传输单元对运动目标人脸抓拍图片进行传输，发送至后端主控单元，由后端主控单元对人脸图片与后端人脸数据库中的人脸图片进行人脸比对，在后端主控单元内设置报警条件，通过比对结果发送报警信号；
[0023](4)示警、告警联动:报警单元接收所述后端主控单元发送的所述报警信号，触发前端报警子单元开启炫目灯和示警喇叭，炫目灯和示警喇叭固定在云台摄像机上，使其跟随云台摄像机一同对所述运动目标人脸位置区域进行跟踪炫目及示警，报警信号同时触发后端报警子单元进行告警联动。
[0024]进一步地，所述步骤(2)具体包括:
[0025](a)获取运动目标人脸位置信息和数据采集单元状态信息，并进行实时更新；
[0026](b)根据获取的所述运动目标人脸位置信息和数据采集单元状态信息，计算数据采集单元跟踪运动目标人脸的实际转速和方向，根据计算的所述数据采集单元跟踪运动目标人脸的实际转速和方向，控制所述数据采集单元旋转以跟踪所述运动目标人脸；
[0027](C)根据获取的所述运动目标人脸大小和数据采集单元状态信息，计算所述数据采集单元跟踪所述运动目标人脸的变倍值，根据计算后的捕捉抓拍所述运动目标人脸的变倍值，控制所述数据采集单元进行变倍放大所述运动目标人脸图像，当所述运动目标人脸图像放大到预先设置的阀值后，数据采集单元的抓拍功能自动启动，并对所述运动目标人脸进行图像抓拍，并将所述运动目标人脸的抓拍图片发送至所述数据传输单元。
[0028]本发明的有益效果为，与现有技术相比，本发明采用固定在云台摄像机上的由炫目灯和示警喇叭组成的前端报警子单元，跟随云台3D和变倍自适应实现对运动目标人脸区域进行炫目照射和声光示警，解决了对运动目标违法行为仅能被动摄录值守，不能实施对其违规行为进行遏止的问题，大大提高了本监控系统的安全防护性能，具有显著应用价值。同时，本发明采用嵌入式人脸识别算法的数据采集单元对运动目标人脸位置区域进行捕捉，通过云台3D功能和变倍自适应功能实现对运动目标人脸位置区域的持续跟踪、放大和闻清图片抓拍，从而有效解决对运动目标人脸抓拍图片尺寸小、图像不清晰等问题，提闻了用户体验度，便于产品的使用和推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明提供的方法流程图；
[0030]图2是本发明实施例1提供的方法流程图；
[0031]图3是本发明提供的系统原理示意图；
[0032]图4是本发明实施例的系统结构图a ；
[0033]图5是本发明实施例提供的系统结构图b ；
[0034]图中，1-云台摄像机，401-变焦摄像机，402-示警喇卩八，403-炫目灯，404-云台，2-支架，3-全景摄像机，405-水平摄像机，406-垂直摄像机。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
[0036]如图1所示，本发明提供了一种人脸跟踪抓拍视频监控方法，包括如下步骤:
[0037]步骤101，运动目标人脸检测；
[0038]数据分析单元内嵌人脸识别算法，通过数据采集单元对进入监控区域内的运动目标进行人脸捕捉，确定人脸位置区域，并将人脸位置区域信息发送至数据处理单元；
[0039]步骤102，运动目标人脸3D自适应人脸跟踪、抓拍
[0040]数据处理单元接收运动目标人脸位置信息，控制云台摄像机进行水平和垂直旋转和摄像机变倍实现对运动目标人脸的跟踪，同时控制云台摄像机对运动目标人脸进行图像抓拍。
[0041]上述3D自适应人脸跟踪抓拍方法，如图2所示，具体包括:
[0042]步骤201，获取运动目标人脸位置信息和数据采集单元状态信息，并进行实时更新；
[0043]步骤202，根据运动目标人脸位置信息和数据采集单元状态信息，计算数据采集单元跟踪运动目标人脸的实际转速和方向，根据数据采集单元跟踪运动目标人脸的实际转速和方向，控制数据采集单元旋转以跟踪运动目标人脸；
[0044]步骤203，根据采集的运动目标人脸大小和数据采集单元状态信息，计算数据采集单元跟踪运动目标人脸的变倍值，根据捕捉抓拍运动目标人脸的变倍值，控制数据采集单元进行变倍放大运动目标人脸图像；
[0045]步骤204，判断人脸图像是否放大到系统预先设置的阀值后，若是，执行步骤205 ；若否，则继续放大，重复执行步骤204。
[0046]步骤205，开启数据采集单元的抓拍功能对运动目标人脸进行图像抓拍，并将高清运动目标人脸的高清图片发送至数据传输单元，执行步骤103。
[0047]步骤103，运动目标人脸识别
[0048]如图2所示,具体包括如下步骤:
[0049]步骤206，由后端主控单元对人脸图片与后端人脸数据库中的人脸图片进行人脸比对；在后端主控单元内设置报警条件，通过比对结果发送报警信号；
[0050]步骤104，示警、告警联动；
[0051]如图2所示，具体包括如下步骤:
[0052]步骤207，报警单元接收后端主控单元发送的报警信号，触发前端报警装置开启炫目灯和示警喇叭，炫目灯和示警喇叭固定在云台摄像机上，使其跟随云台摄像机一同对运动目标人脸位置区域进行跟踪炫目及示警；
[0053]步骤208，报警信号同时触发后端报警单元进行告警联动。
[0054]相应地，本发明还提供了一种人脸跟踪抓拍视频监控系统，本系统可应用上述人脸跟踪抓拍视频方法，如图3、图4所示，
[0055]本发明包括数据采集单元、数据分析单元、数据处理单元、数据传输单元、后端主控单元和报警单元，
[0056]数据采集单元由云台摄像机组成或可实现水平和垂直转动的装置，配置可变焦摄像机组成，数据采集单元用来采集运动目标视频图像，将运动目标视频图像传输至数据分析单元；
[0057]数据分析单元内嵌人脸识别分析软件，通过人脸识别软件对运动目标视频图像进行人脸位置检测，并将人脸位置信息和数据采集单元的实时状态信息等传输至数据处理单元;
[0058]数据处理单元控制数据采集单元对运动目标的人脸位置进行跟踪视频图像采集，在运动目标人脸视频采集的同时，数据处理单元控制数据采集单元进行变倍放大，当运动目标人脸图像放大到系统预置阀值时，数据处理单元将控制数据采集单元对此刻运动目标人脸进行图片抓拍，并将运动目标人脸的高清抓拍图片通过数据传输单元发送至后端主控单元；
[0059]后端主控单元通过后端的人脸识别系统(内置报警阀值)，对数据采集单元抓拍到的高清人脸图片进行识别，若图片成功识别匹对后，后端主控单元将触发报警信号，报警信号将发送至前端和后端报警装置上，前端报警装置包括炫目和声音示警，后端报警装置采用声音告警设备，同时后端主控单元对触发报警的高清抓拍图片与对应的视频图像进行关联保存并发送相关方。
[0060]具体地，本发明提供的系统，包括:包括跟踪抓拍云台摄像机、支架和全景摄像机，其中云台摄像机模块包括变焦摄像机、示警喇叭、炫目灯和云台，云台摄像机模块内的变焦摄像机、示警喇叭和炫目灯，设置在云台的护罩内，并分别放置在护罩两端，变焦摄像机用于跟踪采集运动目标视频图像和抓拍图片，示警喇叭用于对运动目标的声音示警警告，炫目灯用于对运动目标人脸进行炫目照射，从而对运动目标人脸上的双眼造成短时间内失明眩晕，云台用于承载云台护罩内的变焦摄像机、示警喇叭和炫目灯，并实现上述设备的水平和垂直方向转动。
[0061]全景摄像机包括水平摄像机和垂直摄像机，全景摄像机内的水平摄像机放置在跟踪抓拍云台摄像机下端，与跟踪抓拍云台摄像机的云台连接，水平摄像机设置在全景摄像机的上端两侧，放置若干个(优选放置2?3个)，水平摄像机用于采集本装置水平方向的视频图像，如图5所示，多个水平摄像机组成水平方向上的全景图像；垂直摄像机放置在全景摄像机的底端，用于采集本装置垂直下方的视频图像，与水平摄像机组成全景视频图像(出垂直上方区域)，支架固定在本装置中段侧面，用于安装固定本装置。
[0062]如图5所示，本发明人脸跟踪抓拍视频监控系统的一种实施例流程图:
[0063]本系统的全景摄像机内包括多个水平摄像机，用来采集水平方向的视频图像，垂直摄像机用来采集垂直下方的视频图像，两者视频采集区域构成(除垂直上方)的大区域全景图像，采集的多个视频图像同步传至本装置数据分析单元，数据分析单元进行视频图像合成，分析，并对合成的全景视频图像内的目标进行动态显示和位置定位，在数据分析单元内拷入运动目标人脸检测方法和自定义划定预警区域，若在全景视频图像内分析检测到人脸目标后，将人脸目标信息传至数据处理单元，由数据处理单元根据当前跟踪抓拍云台摄像机内Z?台的实时状态，来控制跟S示抓拍Z?台摄像机内的Z?台跟S示米集运动目标人脸的实时图像，同时控制跟踪抓拍云台摄像机内的变焦摄像机对运动目标人脸进行放大抓拍，通过数据传输单元将运动目标人脸高清图片发送至后端主控单元，后端主控单元对运动目标人脸进行识别，若通过系统预置阀值，则将触发预先设置的报警信号，报警信号将驱动报警单元动作，同时将高清抓拍图片与视频图像关联保存并发送至相关方，前端接收到报警信号后，示警喇叭和炫目灯开启，通过跟随云台动作，实现对运动目标及人脸的声音示警和炫目照射，后端接收到报警后，进行声音告警。
[0064]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种人脸跟踪抓拍视频监控系统，其特征在于，包括数据采集单元、数据分析单元、数据处理单元、数据传输单元、后端主控单元和报警单元， 所述数据采集单元采集运动目标视频图像，并将所述运动目标视频图像传输至所述数据分析单兀； 所述数据分析单元对所述运动目标视频图像进行人脸位置检测，并将人脸位置信息和所述数据采集单元的实时状态信息传输至所述数据处理单元； 所述数据处理单元控制所述数据采集单元对所述运动目标的人脸位置进行跟踪视频图像采集，同时，所述数据处理单元控制所述数据采集单元进行变倍放大，当运动目标人脸图像放大到预置阀值时，所述数据处理单元将控制所述数据采集单元对此刻运动目标人脸进行图片抓拍，并将所述运动目标人脸的抓拍图片通过数据传输单元发送至后端主控单元; 所述后端主控单元对所述数据传输单元发送的所述运动目标人脸的抓拍图片进行识另IJ，若识别匹对成功，所述后端主控单元将触发报警信号，并发送至报警单元，同时将触发报警的所述运动目标人脸的抓拍图片和对应的视频图像，进行关联保存并转发。
2.根据权利要求1所述的人脸跟踪抓拍视频监控系统，其特征在于，所述数据采集单元包括云台摄像机、支架以及全景摄像机， 所述云台摄像机用于跟踪所述运动目标，并采集所述运动目标视频图像和抓拍图片； 所述支架用于固定所述云台摄像机和全景摄像机； 所述全景摄像机用于拍摄全景视频图像。
3.根据权利要求2所述的人脸跟踪抓拍视频监控系统，其特征在于，所述云台摄像机包括变焦摄像机、示警喇叭、炫目灯和云台，所述变焦摄像机、示警喇叭和炫目灯，设置在所述云台的护罩内，并分别放置在所述护罩两端，所述变焦摄像机用于跟踪采集所述运动目标视频图像和抓拍图片变焦摄；所述示警喇叭用于对所述运动目标进行声音示警警告；所述炫目灯用于对所述运动目标人脸进行炫目照射，所述云台用于承载所述云台护罩内的变焦摄像机、示警喇叭和炫目灯，并实现所述云台摄像机的水平和垂直方向转动。
4.根据权利要求2所述的人脸跟踪抓拍视频监控系统，其特征在于，所述全景摄像机包括水平摄像机和垂直摄像机，所述水平摄像机放置在所述云台摄像机下端，其与设置于所述云台摄像机内的云台连接，所述水平摄像机设置在全景摄像机模块的上端两侧，放置若干个，所述水平摄像机用于采集水平方向的视频图像，多个所述水平摄像机组成水平方向上的全景图像；所述垂直摄像机放置在所述全景摄像机的底端，用于采集垂直下方的视频图像，与所述水平摄像机组成全景视频图像；所述固定在所述人脸跟踪抓拍视频监控系统的中段侧面，用于安装固定支架人脸跟踪抓控拍视频监系统。
5.根据权利要求1所述的人脸跟踪抓拍视频监控系统，其特征在于，所述报警单元，包括前端报警子单元和后端报警子单元，所述前端报警子单元包括炫目灯和示警喇叭，所述报警单元接收所述后端主控单元发送的报警信号，触发所述前端报警子单元对所述运动目标进行跟踪示警警告和对所述运动目标人脸进行炫目照射，同时，触发所述后端报警子单元进行事件告警联动。
6.根据权利要求1所述的人脸跟踪抓拍视频监控系统，其特征在于，所述后端主控单元还用于在接收到所述数据传输单元发送的所述目标人脸的抓拍图片后，对超过报警阀值的相应所述目标人脸的抓拍图片中添加报警信号，同时将所述目标人脸的抓拍图片所在视频图像的位置信息发送至所述报警单元。
7.—种人脸跟踪抓拍视频监控方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)运动目标人脸检测:通过数据采集单元对进入监控区域内的运动目标进行人脸捕捉，确定人脸位置区域，并将人脸位置区域信息发送至数据处理单元； (2)运动目标人脸3D自适应人脸跟踪、抓拍:数据处理单元接收所述运动目标人脸位置信息，控制云台摄像机进行水平和垂直旋转和摄像机变倍实现对所述运动目标人脸的跟踪，同时控制云台摄像机对所述运动目标人脸进行图像抓拍。 (3)运动目标人脸识别:通过数据传输单元对运动目标人脸抓拍图片进行传输，发送至后端主控单元，由后端主控单元对人脸图片与后端人脸数据库中的人脸图片进行人脸比对，在后端主控单元内设置报警条件，通过比对结果发送报警信号； (4)示警、告警联动:报警单元接收所述后端主控单元发送的所述报警信号，触发前端报警子单元开启炫目灯和示警喇叭，炫目灯和示警喇叭固定在云台摄像机上，使其跟随云台摄像机一同对所述运动目标人脸位置区域进行跟踪炫目及示警，报警信号同时触发后端报警子单元进行告警联动。
8.根据权利要求7所述的人脸跟踪抓拍视频监控方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括: (a)获取运动目标人脸位置信息和数据采集单元状态信息，并进行实时更新； (b)根据获取的所述运动目标人脸位置信息和数据采集单元状态信息，计算数据采集单元跟踪运动目标人脸的实际转速和方向，根据计算的所述数据采集单元跟踪运动目标人脸的实际转速和方向，控制所述数据采集单元旋转以跟踪所述运动目标人脸； (C)根据获取的所述运动目标人脸大小和数据采集单元状态信息，计算所述数据采集单元跟踪所述运动目标人脸的变倍值，根据计算后的捕捉抓拍所述运动目标人脸的变倍值，控制所述数据采集单元进行变倍放大所述运动目标人脸图像，当所述运动目标人脸图像放大到预先设置的阀值后，数据采集单元的抓拍功能自动启动，并对所述运动目标人脸进行图像抓拍，并将所述运动目标人脸的抓拍图片发送至所述数据传输单元。
【文档编号】G08B13/196GK104135645SQ201410378713
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】武付军, 张藻, 曾骥 申请人:天津市亚安科技股份有限公司