基于振动和图像的人车运动侦测方法及装置与流程

本发明涉及人车监控，尤其是基于振动和图像的人车运动侦测方法及装置。

背景技术：

1、众所周知，我国的边界线较长，邻国众多。其中，边境线周界大多环境极其复杂，多为沙漠、山区、无人区等。边防人员无法完全保持整段线路的巡查工作，存在边境偷越的死角。

2、目前，现有技术中一般的边界防护方法为实体防护墙、振动光纤和视频监控等，但这些措施都不可能全境建设和安装覆盖，摄像头只能在可视区域实现监控，摄像头安装不便隐蔽，不法份子容易避开摄像头进行违法活动。红外探测布防范围小，受环境因素影响较大，不适于室外安装，准确率较低。雷达探测采用多普勒雷达原理进行入侵探测，存在较大盲区。同时，传统装置如视频监控、雷达等探测装置耗电量较大，受供电限制，布防区域无法扩大，野外环境无法长时间工作。

3、另外，传统边境防护方法采用刺丝防护网进行物理隔绝防护；在重要区域安装振动光纤、电子视频监控、红外探测、雷达探测等装置，由巡防人员巡逻进行搜寻维护。

4、例如专利公开号为：cn105136275a、名称为：全光纤分布式振动传感与视频监控系统的中国发明专利，其包括分布式光纤振动传感主机、振动光纤、视频光纤、光纤视频监控主机和光纤激光供能摄像头，光纤激光供能摄像头分别由分束器、波分复用器供能或者直接与视频光纤连接。

5、再如专利公开号为：cn116343417a、名称为：一种边防预警与防务监控管理系统的中国发明专利，其包括嵌入式网络监控终端、数据传输网络、云存储与管理平台、客户应用端。其中，嵌入式网络监控终端用于采用红外+可见光融合图像的方式为系统提供各类监控数据。

6、因此，急需要提出一种逻辑简单、准确可靠的基于振动和图像的人车运动侦测方法及装置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供基于振动和图像的人车运动侦测方法及装置，本发明采用的技术方案如下：

2、第一部分，本技术提供了基于振动和图像的人车运动侦测方法，其对待检测区域进行侦测，所述待检测区域内预埋有一震动数据采集机构；所述待检测区域外安装有一图像采集设备，所述人车运动侦测方法包括以下步骤：

3、采集获得原始震动数据，并对原始震动数据进行小波变换和小波反变换，求得功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率；

4、利用功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率构建数据向量；

5、构建支持向量机svm，并预设识别库的识别特征数据；

6、将数据向量导入支持向量机svm，并进行行人、车辆对应的震动数据识别分类；

7、根据识别分类，并结合原始震动数据进行方位解算算法求得振动源的方位角；根据方位角调整并启动图像采集设备，采集图像数据和音频数据，完成对人车运动侦测。

8、第二部分，本技术提供了一种采用基于振动和图像的人车运动侦测方法的装置，其包括：

9、震动数据采集机构，预埋在待检测区域，并采集原始震动数据；

10、图像采集设备，安装在待检测区域外，并对待检测区域进行图像数据和音频数据采集；

11、振动数据处理模块，与震动数据采集机构连接，获得原始震动数据，并对原始震动数据进行小波变换和小波反变换，求得功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率；

12、数据向量构建模块，与振动数据处理模块连接，利用功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率构建数据向量；

13、支持向量机构建模块，构建支持向量机（svm），并预设识别库的识别特征数据；

14、分类模块，与数据向量构建模块和支持向量机构建模块连接，将数据向量导入至支持向量机（svm）内，并进行行人、车辆对应的震动数据识别分类；

15、图像采集设备方位角调整模块，与分类模块、震动数据采集机构和图像采集设备连接，根据识别分类，并结合原始震动数据进行方位解算算法求得振动源的方位角；根据方位角调整并启动图像采集设备，采集图像数据和音频数据，完成对人车运动侦测。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、（1）本发明通过震动数据采集机构采集待检测区域内的原始震动数据，并对原始震动数据进行小波变换和小波反变换，求得功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率，并利用能量主峰、两个次峰、拟合曲线的波峰或曲线斜率的特征向量进行区分识别到有人、动物、车辆等目标时，以便于对图像采集设备进行启动控制，图像采集无需长时间运行，降低整体系统的功耗，保证待机时间更久。

18、（2）本发明利用原始震动数据，并采用方位解算算法求得振动源的方位角，以便于可靠调整图像采集设备的采集角度，其采集的数据更加准确可靠。

19、（3）本发明按软阈值法对波形族消除超过阈值的值，并对消除超过阈值后的波形族进行小波反变换，有效地剔除外界干扰信号，保证检测的准确可靠性。

20、综上所述，本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在人车监控技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术特征：

1.基于振动和图像的人车运动侦测方法，对待检测区域进行侦测，所述待检测区域内预埋有一震动数据采集机构；所述待检测区域外安装有一图像采集设备，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，采集获得原始震动数据，并对原始震动数据进行小波变换和小波反变换，求得功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率，包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，对原始震动数据进行小波变换，包括对原始震动数据中的x轴和z轴的数据进行小波变换。

4.根据权利要求2所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，对原始震动数据进行小波变换，得到数个波形族，其表达式为：

5.根据权利要求4所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，按软阈值法对波形族消除超过阈值的值，并对消除超过阈值后的波形族进行小波反变换，得到数据集，其表达式为：。

6.根据权利要求5所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，对任一第一信号片段进行时频变换，计算得到任一第一信号片段内的功率谱，其表达式为：；

7.根据权利要求2或4或5或6所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，所述包络信号的表达式为：；

8.根据权利要求3所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，所述支持向量机的函数的表达式为：；

9.根据权利要求1所述的基于振动和图像的人车运动侦测方法，其特征在于，根据识别分类，并结合原始震动数据进行方位解算算法求得振动源的方位角，包括：获取原始震动数据中的x轴、y轴和z轴的数据；利用频谱分析确定主频；以主频为中心，对x轴、y轴和z轴的数据进行带通变换；对带通变换后的z轴的数据进行希尔伯特变换，得到z轴连续信号的希尔伯特变换输出；按窗口长度为进行划分，依次计算任一窗内的带通变换后的x轴分量与希尔伯特变换输出的互相关函数rxz、y轴分量与希尔伯特变换输出的互相关函数ryz ，并求得互相关函数rxz的最大值rxzmax和互相关函数ryz的最大值ryzmax；根据互相关函数rxz的最大值rxzmax和互相关函数ryz的最大值ryzmax求得x轴与y轴的夹角；求得数个划分的窗口对应的夹角的平均值，求得方位角。

10.一种采用权利要求1~9任一项所述基于振动和图像的人车运动侦测方法的装置，其特征在于，包括：震动数据采集机构，预埋在待检测区域，并采集原始震动数据；

技术总结
本发明公开了基于振动和图像的人车运动侦测方法及装置，解决现有技术中无法准确可靠进行边境人车监测的问题，包括：采集获得原始震动数据，对原始震动数据进行小波变换和小波反变换，求得功率谱的能量主峰和两个次峰、包络信号的拟合曲线的波峰或曲线斜率；构建数据向量；构建支持向量机SVM，并预设识别库的识别特征数据；将数据向量导入支持向量机SVM，进行行人、动物、车辆识别分类；根据识别分类，结合原始震动数据进行方位解算算法求得振动源的方位角；根据方位角调整并启动图像采集设备，采集图像数据和音频数据，完成对人车运动侦测。本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在人车监控技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术研发人员：丁杰,张军发,邹旭,秦臻
受保护的技术使用者：成都雨航创科科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15