一种基于人物检测和再识别方法的远程报警装置及远程监控方法与流程

本发明涉及人物检测技术领域，具体涉及人物再识别技术领域与远程测控技术领域。

背景技术：

国家经济高速发展，科技水平日新月异，人们的生活质量也在不断提高，公共安全问题却日益突出。在公共安全问题中，社会安全问题发生得越来越频繁，规模和破坏性也越来越大，造成了严重的后果和巨大的损失，成为了社会的不稳定因素。

视频监控广泛应用，为公安机关寻找嫌犯踪迹、侦查破案提供了有力的线索，但需要安保人员持续观看监控画面来辨别可疑人员，效率较低。智能监控利用计算机视觉技术，可以有效的解决这一问题，使用计算机代替人对图像、视频进行智能处理，实现有效果、有目的、不间断的监控。通过应用计算机视觉领域中的人物检测、人物再识别相关技术，能够对监控设备捕捉到的图像进行分析、检测人物和人物再识别等工作。一旦发现与可疑人员特征吻合，立即自动发送警报信息，实现远程监控报警的功能。

现使用的智能视频监控系统主要应用于特殊场所，如学校、工厂或者家庭内部，没有设定针对人物的图像处理方法，不能实现人物再识别功能。且现有技术中尚没有将人物检测、人物再识别功能相结合的远程报警装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可自动检测、再识别行人的远程报警装置及远程监控方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于人物检测与再识别方法的远程报警装置，包括视频采集模块、人物检测与再识别模块、信息传输网络以及报警模块；视频采集模块和人物检测与再识别模块连接，所述人物检测和再识别模块通过串口连接信息传输网络的信息发送端，信息接收端将收到的信息通过串口发送给报警模块，实现远程监控报警功能。

视频采集模块包括基于摄像头的监控设备，对公共场所进行24小时不间断监控，采集视频提供待处理原始数据；

人物检测与再识别模块，包括嵌入式处理器与外部存储设备；外部存储设备存储视频采集模块传输的视频、人物检测数据库图片以及已知人物身份的人物再识别数据库图片；所述人物检测数据库图片用于嵌入式处理器训练学习生成用于判断采集到的视频每一帧是否包含行人的分类器；所述已知人物身份的人物再识别数据库图片为所要寻找的对象；

所述嵌入式处理器使用人物检测与再识别方法对所述视频采集模块采集的视频的每一帧画面进行处理，首先使用人物检测数据库图片训练生成的分类器检测每一帧画面中是否包含行人；若包含人物，则将该画面与所述外部存储器中存储的人物再识别数据库图片一一比较得到相似度结果；并在最大相似度超过设定阈值时向所述报警模块发送报警短信；

所述报警模块通过信息传输网络接收所述人物检测与再识别模块的报警短信并进行报警，显示接收到的报警短信的部分内容，并控制警示灯亮起。

所述信息传输网络由至少两个GSM模块构成；一个GSM模块作为与嵌入式处理器连接的信息发送端，另一个GSM模块为与报警模块相连的信息接收端。

所述视频采集模块为至少一个；所述信息传输网络包括一个信息接收端和至少一个信息发送端。

所述报警模块包括单片机、显示模块；所述单片机接收所述嵌入式处理器传输的报警短信，并根据报警短信是否含有设备编码判断是否为报警短信并据此控制是否报警，同时控制显示模块显示相应内容。

所述显示模块包括显示监控设备编码的液晶显示屏和发光警示灯。

相应地，本发明还提供了一种远程报警装置的远程监控方法，包括步骤：

(1)使用存储在外部存储器中的人物检测数据库图片，结合线性支持向量机算法训练生成分类器并存储；视频采集模块采集到的监控范围内的视频作为待处理的原始数据实时传输至人物检测与再识别模块中的外部存储器中；

(2)人物检测与再识别模块中的嵌入式处理器对外部存储器中的视频数据进行预处理，按照时间顺序以帧格式保存；并对每一帧图片逐一使用梯度方向直方图算法提取特征信息，作为分类器的输入，判断当前处理图片是否包含行人；若不包含行人，则处理下一帧图片，重复本步骤；若包含行人，转至步骤(3)；

(3)嵌入式处理器根据黎曼网状平均协方差法(MRCG)计算当前处理图片中的MRCG特征信息与已知人物身份的人物再识别数据库中所有图片的MRCG特征信息之间的相似度，按照相似度由高到低的顺序排列输出；

(4)判断最大相似度是否超过设定阈值；若未超过则认为该行人不是人物再识别数据库中的一员；若超过，则认为该行人确实为人物再识别数据库中的一员，此时嵌入式处理器通过串口控制信息发送端向报警模块传输报警短信；

(5)报警模块接收报警短信，并判断是否为报警短信；若是，则亮起警示灯报警并显示相关监控设备的编码。

所述报警短信包括警示文本信息与监控设备的编码。

有益效果：本发明对监控画面的实时处理对于警方寻找、抓捕犯罪嫌疑人具有重要作用。人物再识别数据库中放置未抓捕到案的犯罪嫌疑人的被其他监控设备拍摄到的多张图片，当该犯罪嫌疑人出现在本发明的智能监控范围内，会立刻触发报警信息发送，警方可以迅速得知并展开抓捕。

与现有技术相比，本发明不仅具有传统视频监控技术的视频监控的功能，并且具有针对行人的图像处理的功能，智能寻找目标人物。并且，解决了已有远程测控系统中，对真实场景复杂行人图像处理智能型不足的问题，扩大了已有智能系统的应用范围，实现了实时检测与识别的组合。

附图说明

图1是本发明的基于人物检测与再识别方法的远程报警装置的系统结构图；

图2是本发明的基于人物检测与再识别方法的远程报警装置的远程监控方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明提供了一种基于人物检测与再识别方法的远程报警装置，包括视频采集模块、人物检测与再识别模块、信息传输网络以及报警模块。基于摄像头的视频采集模块放置在合适地点，并将采集到的视频实时传输至人物检测与再识别模块中的外部存储器内；嵌入式处理器通过串口连接信息传输网络的信息发送端，控制警报信息发送；信息接收端同样通过串口连接报警模块，实现远程监控的报警功能。该基于人物检测与再识别方法的远程报警装置工作流程如下：

基于摄像头的监控设备对公共场所的监控范围进行全天候视频采集，并实时传输至外部存储器。进一步地，嵌入式处理器需要对采集视频进行预处理，按照时间顺序以帧格式保存，方便后续进行人物检测、人物再识别工作。

需要说明的是，人物检测与再识别模块中的外部存储器还需存储人物检测数据库图片及标签、人物再识别数据库图片，人物检测数据库图片和人物身份、所处的环境背景没有任何关系，它由已知的含有行人的图片和不含有行人的图片组成，在计算机中区分它们的方法就是给它们赋予不同的标签，如1和-1。人物检测数据库图片是事先存储在外部存储器中，嵌入式处理器事先用此数据库训练学习生成分类器存放于外部存储器中。然后监控设备工作时，分类器才能实时判断监控视频的每一帧是否包含行人。人物再识别数据库图片也是事先放置于外部存储器中，里面放置的已知身份的人物是我们所要寻找的对象，比如在逃的嫌疑犯在某处被监控拍下的图片。所以此数据库里的图片应该是由安全部门提供的，需要定时更新的。

人物检测环节，嵌入式处理器对帧图片逐一进行处理，使用梯度方向直方图算法提取当前需要处理的监控设备采集视频的帧图片的特征信息，检测是否包含行人。如图2所示，首先进行图像在颜色空间的标准化，采用Gamma校正法来调节图像各通道数值，目的是减少光线对检测造成的影响。然后，用边缘检测算子(-1,0,1)计算图像中各像素的梯度幅值和方向角度，捕获轮廓信息。之后，将0-180°的方向范围分为9组，将图像分为多个8*8大小的细胞单元，分别统计每个单元的梯度直方图，再把这些细胞单元连接成更大的、有重叠的区间，区间的特征向量由其内部细胞单元的直方图串联而成。再对所有的区间分别进行标准化，进一步弱化光照的干扰，最后串联构成可用于分类的图像特征向量。

需要说明的是，在嵌入式处理器对视频中的帧画面进行人物检测工作之前，需要先使用梯度方向直方图算法提取人物检测数据库图片的特征信息，再结合标签使用线性支持向量机算法(SVM)训练生成分类器。

嵌入式处理器提取视频中的帧画面的特征信息，作为分类器的输入，根据分类器的输出标签判断图片中是否包含行人。

若包含行人，嵌入式处理器继续处理该图片，进行人物再识别，如图2所示。提取该图片前后的N帧图片，图片各像素点的向量为把它们分成一定大小的有重叠的方形区间，再求得每个区间的协方差矩阵，之后对这N帧图片的对应区间的协方差矩阵求平均，得到融合多幅图片信息的矩阵，即为图片的MRCG特征向量。而对于外部存储器中的已知身份的人物再识别数据库图片，同样要按照上述方法将同一人物的图片信息融合，得到特征向量。需要注意的是，人物再识别数据库中的同一人物的图片也需要至少10帧。为了增强图片特征的区分性，需要计算同一摄像头拍下的所有图片对应区间的方差，方差小则可能是背景，方差大则是最具有区分性的区间。最后根据由区间之间的方差和距离构成的公式，计算该行人特征信息与人物再识别数据库中所有图片的特征信息之间的相似度，按照相似度由高到低的顺序排列输出。具体为：

其中σ_A,i、σ_B,i分别为两图片区域i的方差；ρ(μ_A,i,μ_B,i)为两图片中区域i的MRCG向量的距离。

若最大相似度超过设定阈值，即认为该行人确实为已知身份的人物再识别数据库中的一员，嵌入式处理器通过串口通信的方式给信息发送端发送字符串形式的命令与警报信息。

信息传输网络由至少两个GSM模块构成，一个GSM模块作为与嵌入式处理器连接的信息发送端，另一个GSM模块为与报警模块相连的信息接收端。需要说明的是，对于存在多个监控设备的情况，信息传输网络由多个信息发送端和一个信息接收端构成。

信息发送端接收到的指令为字符串形式的AT指令，根据指令发送报警短信至指定号码。所有报警短信均包括警示文本信息与监控设备的编码，警示文本信息主要起说明和警告作用，监控设备的编码可以使安保人员快速地确定人物出现的位置。

信息接收端接收报警短信后，采用串口通信方式传输至与其相连接的单片机，单片机根据短信中是否含有监控设备的编码判断是否为报警短信。若含有，则控制显示模块显示设备编码，并亮起警示灯。

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。