一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统及其检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统及其检测方法，属于视频监控技术领域。本发明的系统包括普通摄像机、云台摄像机、变焦广角多目标追踪系统、PC式硬盘录像机、控制系统、显示器、多级告警处理模块、侵入物识别及处理模块，利用多个摄像机全范围覆盖所需监控区域，将拍摄到的视频信号数字化和压缩后传递给控制系统，对侵入物进行识别处理，并响应对应告警等级。本发明适应于对安全生产要求比较高的场景或通道，如厂区、隧道、仓库、机场等场所，可进行不同情况下的监控和报警。
【专利说明】
一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统及其检测 方法
技术领域
[0001] 本发明属于视频监控技术领域，更具体地说，是一种涉及图像处理、视频分析与模 式识别等技术的入侵检测报警方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济水平的发展和科学技术的不断进步，安防意识逐渐深入人心，人们对于 安防的需求也在不断提高。视频监控作为安防领域的一个重要技术应用，为个人住宅和各 行业领域提供了安全保障。近年来，视频监控系统在我国各领域蓬勃发展，视频监控已经深 入到社会公共安全的每一个角落，尤其是一些对安全性要求比较高的场所，如厂区、隧道、 仓库、机场等，在保障人员和财产安全方面起到了很大的作用。
[0003] 智能化、高清化、网络化是视频监控发展的三大趋势，智能监控技术的出现正是智 能化这一趋势的直接体现。一方面由于智能视频分析准确性的提高、抗干扰性的增强，智能 视频分析广泛应用于各个领域；另一方面，目前的视频智能压缩技术以及针对不同需要所 开发的各种智能分析技术，不但可以提升分析结果的准确性，同时还可以大大提升检测效 率，满足各种特殊场景的智能分析应用。同时，业内也开始大量关注智能监控的概念，众多 厂家纷纷开始研发并投入生产智能化的安防产品，与之有关的专利和学术论文也越来越 多。例如，中国专利申请号为201210294901.7,申请【公开日】为2013年8月14日的专利申请文 件公开了一种基于多摄像头数据融合的智能视频监控系统的监控方法，主要包括两个方 面:一是总体应用程序的运行，二是视频处理算法API设计与算法封装，总体应用程序通过 对视频处理算法API的调用，实现视频处理功能；总体应用程序的流程如下：监控系统根据 具体配置的功能，进入相应的处理模块，实现对监控区域的全局监控和感兴趣区域监控，其 中配置信息可通过人机交互接口、无线通信方式或有线网络进行设置;监控系统包括数字 视频输入和模拟视频输入两种监控系统方案。
[0004] 然而，当前的智能监控还存在诸多问题，主要如下:对监控目标的分析处理过于简 单，出现复杂的情况时还需要有专人不停地查看监视器，费时费力，而且容易错过重要的画 面信息；不能识别静态目标和对多个移动目标进行追踪，同时不能反馈目标的具体位置信 息；目前常用的广角摄像机对异常目标的拍摄精确度不高，存在死角，往往只能拍摄到一个 大致的轮廓，对后续分析造成不便;对监控目标无差别对待，不能很好地分级处理，分不出 轻重缓急。相比较而言，本发明基于多摄像机数据针对不同的可疑情况采取相应的算法策 略很好地解决了上述问题。
【发明内容】
[0005] 1.要解决的问题
[0006] 针对现有监控系统存在监控死角、对复杂情况需要专人不停查看监视器、对入侵 对象无差别对待等问题，本发明提供一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统及其 检测方法，通过控制系统与普通摄像机、云台摄像机、变焦广角多目标追踪系统、多级告警 处理模块相连接，能够实现对监控区域无死角覆盖，对侵入的对象进行智能检测，根据检测 结果采取不同的监控方式，让监控系统更加灵活和智能。
[0007] 2.技术方案
[0008] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0009] -种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统，包括前端部分、传输部分、控制 部分、显示部分、多级告警处理模块和供电模块，所述的前端部分包括普通摄像机、云台摄 像机和变焦广角多目标追踪系统，用于获取摄像信息并传输给控制部分;所述的控制部分 包括PC式硬盘录像机、控制系统、云台控制器和侵入物识别及处理模块，PC式硬盘录像机获 取前端部分传输过来的摄像信息后进行处理并将处理后的摄像画面传输给控制系统;所述 的控制系统调用侵入物识别及处理模块对PC式硬盘录像机处理后的摄像画面信息进行判 断，完成多级告警处理模块的响应和显示器画面的显示;所述的传输部分用于传输前端部 分、控制部分、显示部分和多级告警处理模块之间的数据;所述的供电模块为整个系统供 电。
[0010] 优选地，所述的普通摄像机和云台摄像机对应安装在同一位置，并且对其位置进 行编号。
[0011] 优选地，所述的传输部分采用光纤传输，具有损耗低、传输质量高的特点。
[0012] 优选地，所述的变焦广角多目标追踪系统包括变焦广角多目标追踪摄像机、超高 速智能球和嵌入式视频服务器。
[0013] 优选地，所述的侵入物识别及处理模块包括动静态识别程序模块、静态物体对比 判断程序模块、静态物体轮廓检测程序模块、人脸识别对比程序模块、目标定位程序模块。
[0014] 上述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的检测方法，检测过程 为:检测报警系统中的前端部分将拍摄的画面信息传输给PC式硬盘录像机，PC式硬盘录像 机对拍摄画面处理后显示在显示部分上；当有侵入物出现时，控制系统调用侵入物识别及 处理模块中的目标定位程序模块实时反馈其位置信息，同时调用动静态识别程序模块对普 通摄像机所拍摄画面信息进行动静态识别；当侵入物为不动的物体时，控制系统调用静态 物体对比判断程序模块对侵入物与预置的阈值进行比较和判断，如果小于阈值则通过显示 部分直接显示和存储普通摄像机所拍摄的信息，并且响应多级告警处理模块发出3级报警 信号;如果大于阈值，控制系统则调用静态物体轮廓检测程序模块判断侵入物的具体轮廓， 然后发送相应指令控制对应编号位置的云台摄像机对其轮廓巡检拍摄，实时返回拍摄信 息，同时响应多级告警处理模块发出2级报警信号；当侵入物是移动的物体时，控制系统调 用人脸识别对比程序模块对其进行人脸识别对比，若对比结果不是工作人员或检测不到人 脸信息，则通过变焦广角多目标追踪系统对侵入物进行追踪拍摄，并响应多级告警处理模 块发出1级报警信号。
[0015] 优选地，所述的目标定位程序模块采用径向排列约束(RAC)的摄像机标定算法来 获取单目摄像机的内部和外部参数，然后恢复目标物体在世界坐标系中的三维坐标，具体 步骤为：
[0016] (1)本发明采用的摄像机模型为带有透镜径向一阶畸变的小孔摄像机模型，设 (xw，y w，zw)是三维世界坐标系中物体P的坐标，（x，y，z)是P在摄像机坐标系中的三维坐标。 父03是中心在⑴点平行于x，y轴的图像坐标系。（Xu，yu)是在理想小孔摄像机模型下P点的图 像坐标，（xd，yd)是由透镜畸变引起的偏离(xu，yu)的实际图像坐标。图像在计算机中的坐标 单位是像素数，所以需通过将物体点的三维坐标转换到图像平面坐标。
[0018] (2)RAC标定摄像机参数。首先选取N个共面特征点，确定这N个点的图像坐标和世 界坐标。由于需要标定的外部参数和内部参数分别为6个，而比例系数和图像中心点坐标等 参数已定，RAC两步标定法包括用解析解得多数标定参数和用迭代法估计处理径向畸变产 生的有效焦距、平移向量的深度组元等三个参数。利用RAC可以确定刚体变换中的旋转矩阵 R和平移矩阵T的T x，Ty分量。RAC可表示为方向= A r2 r3] 「I] fx] 「. Xw
[0019] 设R= r4 g r6 ，Ty 。由刚体位置变换y +T和RAC中 _r7：r8r9j. L T=J Lz」 L ：zw_
'可得：
[0020] [XwYd ywYd ZwYd Yd -XwYd -XwYd -ZwYd] ? [ri/Ty n/Ty n/Ty Tx/Ty r4/Ty rs/Ty r6/Ty]T = Xd
[0021] 行矢量已知，列矢量为待求参数。采用同一平面的空间点坐标定，选取世界坐标 系，使Zw= 0，则上式可表示为：
[0022] kYd yj I _x、'Yd -ywYd]_|ri/Ty r2/l； Tx/Ty ,r4/Ty 0;}=馬
[0023] 则可解出^^^4^5四个独立变量，正交阵加上一个比例（1/"^)也有四个独立变 量，故可确定旋转矩阵R和平移分量Tx，Ty。
[0024] (3)计算有效焦距f，Tz分量和透镜畸变系数k。对每个特征点h可有：
[0025] J^=^wi+r5xwi+T y lZi =r7Xwi +r8Xwi +Tz
[0026] 设-=打1^+『85^，考虑到21='\^+1'2，￥11=浪-￥。)/咏，上式可表示为：
[0027] [yi -(Yf-Yc)/NY] ? [f Tz]T=(Yf-Yc)wi/NY
[0028]令k = 0，求解可分别求得有效焦距f，平移矩阵T的Tz分量。
[0029] (4)根据目标在图像中的位置(Xf，Yf)和步骤(2)(3)中求得摄像机参数可求解目标 在世界坐标系中位置(x w，yw，zw)。
[0030] 优选地，所述的动静态识别程序模块采用背景差值法，具体步骤为：
[0031] (1)背景初始化:选取一段视频的图像求平均值，然后用平均图像的灰度值与每一 帧图像的灰度值相减所得绝对值，最小绝对值对应图像的部分区域组成当前的背景图像；
[0032] 求3帧图像灰度值的平均值
，每一帧图像的灰度值和平均值相减的绝 对值，公式为： A HI -11
[0033] 彳 A.2=|.I2-i.l A3 hi：,-Ij
[0034]背景图像被认为是最小值对应的图像部分，其中i<3,公式为： I j, A j s A j [0035] I = jl2，A2<Ai 13A ? ^ Aj
[0036] (2)获取当前几帧连续的图像，按照步骤(1)求得当前的背景图像F1+1(x，y)
[0037] F(x,y)=AFi(x,y) + (l-A)Fi+i(x,y)
[。_ h{G，|F"X，y)HX；f l<T 1 0.4~0.6,其他情况
[0039]式中：F(x，y)为最新背景图像，Fdxj)为上次背景图像，F1+1(x，y)为当前新取得 背景图像，FKX，y)和!^+1(X，y)为连续的几帧图像，A为权值。考虑到噪声和背景变化的影 响，当的 +1(1，7)-6(1，7)|〈1'，当前帧图像就认为是背景图像。
[0040] (3)将当前采集的图像与背景图像作差分运算，当结果超过一定阈值时，可判断图 像中对应的像素点属于运动目标区域，产生相应的二值化图像，并且进一步使用帧间差分 法，将当前帧图像和上一帧图像相减，如果差值小于一定的阈值，则对该像素点进行计数。 当计数值Count超过一定阈值时，说明该像素点己经融入背景，判断为静态;反之则判断目 标是运动的。
[0041]优选地，所述的静态物体对比判断程序模块的具体实施步骤为：
[0042] (1)首先将视频序列中相邻两帧进行差分，得到差分图像，用公式描述如下：
[0043] Dk(x，y)= | Ik+i(x，y)_Ik(x，y)
[0044] 0心，7)、11<+心，7)、1心，7)分别对应差分图像、第1^+1帧和第神贞原始图像 ；
[0045] (2)对差分图像进行阈值化分割得到二值化的前景图像，当前景图像小于分割阈 值时，标记为0,否则为1;
[0046] (3)计算二值化前景图像轮廓面积与背景图像整体面积的比值M。
[0047] 优选地，所述的静态物体轮廓检测程序模块采用Canny边缘检测算法，其具体实施 步骤为：
[0048] (1)消除噪声:一般情况下，使用高斯平滑滤波器卷积对图像降噪。
[0049] (2)计算梯度幅值和方向： "-1 0 ll F-1 -2 -1
[0050] Gx = -2 0 2 Gy= 0 0 0； -10 1」 L】_ 2 i
[0051 ]使用
计算梯度幅值和方向。
[0052] (3)利用非极大值抑制排除非边缘像素，仅保留候选边缘。
[0053] (4)滞后阈值:如果某一像素位置幅值超过高阈值，该像素被保留为边缘像素；如 果小于低阈值，则排除；如果介于两个阈值之间，该像素仅仅在连接到一个高于高阈值的像 素时被保留。
[0054]优选地，所述的云台摄像机和变焦广角多目标追踪系统均接收控制系统发出的指 令，云台摄像机对具体物理特征大于预置阈值的静态侵入物进行拍摄;变焦广角多目标追 踪系统同时跟踪锁定多个移动侵入物，并且可以拉近跟踪侵入物来获取特写，显示器画面 在多个目标之间切换。
[0055] 优选地，所述的云台摄像机具有自适应变焦功能，根据侵入物的大小和镜头距离， 自动调整焦距，得到高分辨率的图像信息；云台摄像机在水平和垂直方向的移动分别有两 个不同的电动机驱动，当需要调用时，控制系统下发指令给云台控制器，进而控制云台摄像 机进行拍摄。
[0056] 本发明中，PC式硬盘录像机接交换机后可以利用手机、平板等移动设备进行远程 访问；显示部分可以是显示器或手机平板等移动设备；前端部分对所要监控区域进行无死 角全覆盖布设，前端部分拍摄画面经过PC式硬盘录像机的接收、处理(包括侵入物的动静态 检测、静态物体对比判断、移动物体人脸识别和目标定位)和传输等操作后显示在显示器 上，并且实时存储方便事后查看和管理，多级告警处理模块与PC式硬盘录像机相连。控制系 统对普通摄像机中的异常目标进行动静态识别，当侵入物是不动的物体时，将其具体的物 理特征如大小、长度等与系统所预置的阈值进行比较，如果小于阈值则直接显示和存储普 通摄像机所拍摄的信息，并且响应多级告警处理模块发出3级报警信号；如果大于阈值，控 制系统控制对应编号位置的云台摄像机对其具体轮廓进行巡检拍摄，实时返回拍摄信息同 时响应多级告警处理模块发出2级报警信号。当侵入物是移动的物体时，控制系统对其进行 人脸识别对比，如果不是工作人员或检测不到人脸图像，则控制变焦广角多目标追踪系统 对其进行拍摄，实时返回拍摄信息同时响应多级告警处理模块发出1级报警信号。
[0057] 云台摄像机是由水平和垂直方向转动的两台执行电动机来实现，电动机接受来自 控制系统的信号精确定位和旋转。云台摄像机的电动变焦镜头可以实现光圈、调焦等光学 调整，将拍摄场景拉近、推远以此来获取高清晰度的画面信息。
[0058]变焦广角多目标追踪系统由一只第三方摄像机、一台超高速智能球和一台嵌入式 视频服务器组成。当有多个目标出现时，嵌入式视频服务器通过运行内嵌的算法程序控制 超高速智能球分时追踪每个目标的特写视频和照片，系统可自动控制超高速智能球的移动 并且选择最佳的焦距实现画面最优化显示，同时监视画面可以在多个目标之间自由切换。 变焦广角多目标追踪系统启动与否由控制系统对侵入物的特征识别结果决定。
[0059] 多级告警处理模块于PC式硬盘录像机相连，控制系统根据普通摄像机所拍摄画面 决定响应对应警示等级。
[0060] 3 ?有益效果
[0061]相比于现有技术，本发明的有益效果为：
[0062] (1)本发明针对当前监控系统需要专人不停地查看监视器、容易丢掉重要信息的 情况，通过控制系统将普通摄像头所拍摄画面进行动静态识别、静态物体对比判断和人脸 识别等处理，针对不同的情况采取不同的监控策略，使智能化程度得到提高;云台摄像机不 仅可以在水平和垂直两个方向调整角度拍摄，而且镜头具有自动对焦功能，提高了分辨率 以便于事后分析。
[0063] (2)本发明相比现有技术，变焦广角多目标追踪系统能够同时检测到多个目标，并 且对目标进行智能识别，显示器画面也可以在多个目标之间自由切换；多级告警处理模块 分为3个等级，每个等级分别代表不同的监控对象，分出了轻重缓急，简单明了。
[0064] (3)本发明采用一种恢复目标物体在世界坐标系中的三维坐标的方法来对侵入物 定位，实时反馈其坐标信息，方便可疑情况快速响应，保障应急处理的效率。
【附图说明】
[0065] 图1为本发明基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的网络拓扑结构示意 图；
[0066] 图2为本发明基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的系统流程图。
[0067]图中：1、控制系统；2、显示器;3、PC式硬盘录像机;4、云台控制器;5、交换机;6、无 线网；7、手机和平板等移动设备;Ai-An、普通摄像机办-Bn、云台摄像机;C、变焦广角多目标 追踪系统;S、3级告警器;T、2级告警器;U、1级告警器。
【具体实施方式】
[0068]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0069] 实施例1
[0070]如图1和图2所示，基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统包括:控制系统1、 显示器2、PC式硬盘录像机3、云台控制器4、普通摄像机Ai-An、云台摄像机Bi-Bn、变焦广角多 目标追踪系统(包括变焦广角多目标追踪摄像机C、超高速智能球和嵌入式视频服务器）、多 级告警处理模块(包括3级告警器S、2级告警器T、1级告警器U)。普通摄像机Ai-An对监控区域 无死角布控，云台摄像机m-B n与普通摄像机Ai-An对应安装在同一位置并对其位置进行编 号，变焦广角多目标追踪摄像机C可全景监控全部区域，三者的视频信号均直接接入PC式硬 盘录像机3的高性能视音频压缩卡。视音频信号经视音频卡压缩解压后由软件进行处理在 显示器2上显示，并且可以实现对侵入物1、4、9、16画面显示和对移动目标的追踪、放大处 理。3级告警器S、2级告警器T、1级告警器U接到外置各种报警控制单元的输入端，通过RS485 控制总线传到PC式硬盘录像机的报警控制查询口并实现报警联动。控制系统1对PC式硬盘 录像机3传递的画面信息作出判断，决定云台摄像机m-B n、变焦广角多目标追踪摄像机C是 否工作，同时控制PC式硬盘录像机3响应对应的多级告警处理模块。PC式硬盘录像机3将经 过压缩的视频流通过网卡采用组播等方式传到网络的各个分控终端上，方便手机和平板等 移动设备8随时随地进行查看。当有侵入物出现时，控制系统1调用侵入物识别及处理模块 中的目标定位程序模块实时反馈其位置信息。
[0071]如图2所示，动静态识别程序模块采用背景差值法，其具体实施步骤如下：
[0072] (1)背景初始化。选取一段视频的图像求平均值，然后用平均图像的灰度值与每一 帧图像的灰度值相减所得绝对值，利用绝对值最小的对应图像的部分区域组成的图像就是 当前的背景图像。
[0073] (2)获取当前几帧连续的图像，按照步骤(1)求得当前的背景图像F1+1(x，y)
[0074] F(x,y)=AFi(x,y) + (l-A)Fi+i(x,y)
[0075] 1 0.4~0.6,其:他f青况：
[0076]式中：F(x，y)为最新背景图像，Fdxj)为上次背景图像，F1+1(x，y)为当前新取得 背景图像，FKX，y)和!^+1(X，y)为连续的几帧图像，A为权值。考虑到噪声和背景变化的影 响，当的 +1(1，7)-6(1，7)|〈1'，当前帧图像就认为是背景图像。
[0077] (3)将当前采集的图像与背景图像作差分运算，当结果超过一定阈值时，可判断图 像中对应的像素点属于运动目标区域，产生相应的二值化图像，并且进一步判断该像素点 在一段时间内是否还发生变化，如果继续发生变化，则判断目标是动态，否则为静态。
[0078] 当侵入物是移动物体时，控制系统1调用人脸识别对比程序模块，该模块采用特征 脸方法，其具体实施步骤如下：
[0079] (1)获取工作人员人脸图像的集合S并计算其平均图像W，用公式描述如下：
[0080] s={r1,r2,......rM}
[0082] (2)计算每张图像和平均图像的差值〇，即S集合里的每个元素减去w中的平均值
[0083] 〇i= r i-W
[0084] (3)用M个正交的单位向量un描述①分布，un中第k(k=l，2,3. ? .M)个向量Uk通过下 式计算可得，
T (1 if 1 = k
[0086] Uluk 二 5lk= { .
[0 olhcrwise
[0087]其中Uk为单位正交向量，计算Uk即计算C的协方差矩阵的特征向量，其中A = {① 1，......On}
[0089] (4)人脸识别。当有人出现时，首先从视频流的一帧中检测出人脸并进行分离，然 后提取出特征Wk
[0090] wk = u,f(r-￥)
[0091 ]其中k=l，2...M，对于第k个特征脸uk，上式可以计算其对应的权重，M个权重可以 构成向量Q1。
[0092] ^ T= [wi ,W2,......wm]
[0093] 其中Q为要判别的人脸，Qk代表训练集内的某个人脸，两者都是用特征脸的权重 表示。对两者求欧式距离，当距离小于阈值时说明要判别的脸和训练集内的第k个脸是同一 个人的。
[0094] 如果比对结果不是工作人员或检测不到人脸图像，控制变焦广角多目标追踪摄像 机C对对象进行追踪拍摄，实时返回拍摄信息同时响应1级报警信号。当出现多个移动目标 时，可以手动切换多个目标的画面和特写。
[0095] 当侵入物是静态时，控制系统1获取对应普通摄像机Ai-Adt置信息，并调用静态物 体对比判断程序模块。其具体实施步骤为：
[0096] (1)首先将视频序列中相邻两帧进行差分，得到差分图像，用公式描述如下：
[0097] Dk(x，y)= | Ik+i(x，y)_Ik(x，y)
[0098] 0心，7)、11{+心，7)、1 1^，7)分别对应差分图像、第1^1帧和第神贞原始图像；
[0099] (2)对差分图像进行阈值化分割得到二值化的前景图像，当前景图像小于分割阈 值时，标记为0,否则为1;
[0100] (3)计算二值化前景图像轮廓面积与背景图像的比值M。
[0101]如果M小于阈值则直接显示和存储普通摄像机ArAn所拍摄的信息，并且响应3级报 警信号;如果M大于阈值，控制系统1首先判断侵入物的具体轮廓，然后控制对应编号位置的 云台摄像机Bi_Bn对其具体轮廓进行巡检拍摄，实时返回拍摄信息同时响应2级报警信号。系 统中普通摄像机^^需要无间断拍摄，变焦广角多目标追踪摄像机C和云台摄像机出-8"接 收到指令后开始工作。各个摄像机所拍摄信息会被实时记录到PC式硬盘录像机3里，方便事 后查看和管理。PC式硬盘录像机3将普通摄像机Ai-An、云台摄像机m-B n、变焦广角多目标追 踪摄像机C拍摄画面信息实时地显示在显示器上。
[0102]综合参阅图1和图2所示，将具有多摄像机的多级智能监控报警系统安装在一个 1000平方米的工厂，启动后，普通摄像机Ai-A#始工作。在某一时刻，普通摄像机A2检测到 自动生产设备旁边出现一个不明物体，控制系统1反馈其具体位置信息并且将该物体大小 与系统预置阈值比较。如果M小于（1/30)，显示器上显示普通摄像机如画面信息，并且响应3 级报警信号；如果M大于（1/30)，控制系统首先判断该物体的具体轮廓，然后控制对应编号 位置的云台摄像机B 2对其轮廓巡检拍摄。自动变焦镜头可跟据目标和镜头位置远近，自动 选择合适的焦距来获得清晰的画面。显示器上显示普通摄像机知画面信息，并且响应2级报 警信号。如果此时有人经过，控制系统1截取一段视频流，从其中一帧中检测出人脸并进行 分离，然后将提取出的特征与现存的人脸库中人脸特征进行比对。比对结果显示不是工作 人员，控制系统1发出指令控制变焦广角多目标追踪摄像机C对目标进行追踪拍摄，实时返 回拍摄信息同时响应1级报警信号，同时实时反馈目标位置信息并且可以在显示器上对其 进行特写放大处理。当有多人出现时，利用现有的多画面监控软件可实现多个目标的画面 和特写的自由切换。
【主权项】
1. 一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统，其特征在于:包括前端部分、传输 部分、控制部分、显示部分、多级告警处理模块和供电模块，所述的前端部分包括普通摄像 机、云台摄像机和变焦广角多目标追踪系统，用于获取摄像信息并传输给控制部分;所述的 控制部分包括PC式硬盘录像机、控制系统、云台控制器和侵入物识别及处理模块，PC式硬盘 录像机获取前端部分传输过来的摄像信息后进行处理并将处理后的摄像画面传输给控制 系统;所述的控制系统调用侵入物识别及处理模块对PC式硬盘录像机处理后的摄像画面信 息进行判断，完成多级告警处理模块的响应和显示器画面的显示;所述的云台控制器用于 控制云台摄像机;所述的传输部分用于传输前端部分、控制部分、显示部分和多级告警处理 模块之间的数据;所述的供电模块为整个系统供电。2. 根据权利要求1所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统，其特征在 于:所述的普通摄像机和云台摄像机对应安装在同一位置，并且对其位置进行编号。3. 根据权利要求1所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统，其特征在 于:所述的传输部分采用光纤传输。4. 根据权利要求1所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统，其特征在 于:所述的变焦广角多目标追踪系统包括变焦广角多目标追踪摄像机、超高速智能球和嵌 入式视频服务器。5. 根据权利要求1或2所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统，其特征 在于:所述的侵入物识别及处理模块包括动静态识别程序模块、静态物体对比判断程序模 块、静态物体轮廓检测程序模块、人脸识别对比程序模块、目标定位程序模块。6. 权利要求1中所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的检测方法， 其特征在于:检测过程为:检测报警系统中的前端部分将拍摄的画面信息传输给PC式硬盘 录像机，PC式硬盘录像机对拍摄画面处理后显示在显示部分上；当有侵入物出现时，控制系 统调用侵入物识别及处理模块中的目标定位程序模块实时反馈其位置信息，同时调用动静 态识别程序模块对普通摄像机所拍摄画面信息进行动静态识别，当侵入物为不动的物体 时，控制系统调用静态物体对比判断程序模块对侵入物与预置的阈值进行比较和判断，如 果小于阈值则通过显示部分直接显示和存储普通摄像机所拍摄的信息，并且响应多级告警 处理模块发出3级报警信号;如果大于阈值，控制系统则调用静态物体轮廓检测程序模块判 断侵入物的具体轮廓，然后发送相应指令控制对应编号位置的云台摄像机巡检拍摄，实时 返回拍摄信息，同时响应多级告警处理模块发出2级报警信号；当侵入物是移动的物体时， 控制系统调用人脸识别对比程序模块对其进行人脸识别对比，若对比结果不是工作人员或 检测不到人脸信息，则通过变焦广角多目标追踪系统对侵入物进行追踪拍摄，并响应多级 告警处理模块发出1级报警信号。7. 根据权利要求6所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的检测方 法，其特征在于:所述的动静态识别程序模块采用背景差值法，其具体实施步骤为： (1) 背景初始化:选取一段视频的图像求平均值，然后用平均图像的灰度值与每一帧图 像的灰度值相减所得绝对值，最小绝对值对应图像的部分区域组成的图像就是当前的背景 图像； (2) 获取当前几帧连续的图像，按照步骤(1)求得当前的背景图像F1+1(x，y) F(x,y)=AFi(x,y) + (l-A)Fi+i(x,y) 式中:F(x，y)为新背景图像,F1(Xd)为上次背景图像，F1+1(x，y)为当前背景图像，F」(x， y)和Fj+1(x，y)为连续的几帧图像，λ为权值;考虑到噪声和背景变化的影响，i|Fj+1( X，y)_ Fj (X，y) I〈T，当前帧图像就认为是背景图像； (3)将当前采集的图像与背景图像作差分运算，当结果超过一定阈值时，可判断图像中 对应的像素点属于运动目标区域，产生相应的二值化图像，并且进一步判断该像素点在一 段时间内是否还发生变化，如果继续发生变化，则判断目标是动态，否则为静态。8. 根据权利要求6所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的检测方 法，其特征在于:所述的静态物体对比判断程序模块的具体实施步骤为： (1) 首先将视频序列中相邻两帧进行差分，得到差分图像，用公式描述如下： Dk(x,y)= I Ik+i(x,y)-Ik(x,y) 〇1^,7)、11<+1(1，7)、1心，7)分别对应差分图像、第1^+1帧和第神贞原始图像； (2) 对差分图像进行阈值化分割得到二值化的前景图像，当前景图像小于分割阈值时， 标记为O，否则为1; (3) 计算二值化静态目标图像轮廓面积与图像整体面积的比值M。9. 根据权利要求6所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的检测方 法，其特征在于:所述的云台摄像机和变焦广角多目标追踪系统均接收控制系统发出的指 令，云台摄像机对具体物理特征大于预置阈值的静态侵入物进行拍摄;变焦广角多目标追 踪系统同时跟踪锁定多个移动侵入物，并且可以拉近跟踪侵入物来获取特写，显示器画面 在多个目标之间切换。10. 根据权利要求6所述的一种基于多摄像机数据融合的入侵检测报警系统的检测方 法，其特征在于:所述的云台摄像机具有自适应变焦功能，根据侵入物的大小和镜头距离， 自动调整焦距，得到高分辨率的图像信息；云台摄像机在水平和垂直方向的移动分别有两 个不同的电动机驱动，当需要调用时，控制系统下发指令给云台控制器，进而控制云台摄像 机进行拍摄。
【文档编号】G08B13/196GK105894702SQ201610449982
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】梅雪, 周宇, 仇实, 陈虎, 张印强
【申请人】南京工业大学