专利名称：解决安全监控系统进/出冲突的装置和方法
背景技术：
1.发明领域本发明一般涉及的是安全监控系统，更具体地讲，本发明涉及的是一种安全监控系统，具有一个用于识别进入和离开建筑物的人员的计算机视觉系统来解决进/出的冲突。
2.现有技术现有技术的安全监控系统，尤其是宅安全系统，使用一个监测门窗接触传感器的盒子和一个或多个红外传感器来进行区域监视。当触发一个接触，或红外传感器触发时，发出警报声，并通过一条数据连接，如电话线，向中央监控站点发送一个信号。通常情况是，中央监控站点开始接通户主、工作地点和/或指定邻居的一组电话，用来判断警报信号是由非法侵入者引起的还是被家庭成员或者是建筑物的其他许可居住者意外触发的。
如果不能通过电话来分辨警报信号，它被转接到地方警察局。95％的转接到警察局的电话不是由未经许可的进入者引起的，从这一意义上讲，应该算是“虚假警报”。
“虚假警报”中很重要的一部分是由被称为进入/离开冲突而造成的。例如在住宅警报系统情况中，户主或其他的住宅许可拥有者经常在离开住宅时启动安全系统，但很快意识到将什么东西忘在了住宅中。当他们返回住宅时，没有解除安全系统就进入了住宅，从而引发了警报发声和/或警报信号被传送到中央监控站点。类似地，比如在夜晚，户主可能在启动安全系统后仍留在住宅中，此后可能离开住宅到户外取东西，即晨报，由此触发了一个虚假报警。
从早先的技术来看，需要一种安全监控系统来解决这些和其它类型的进入/离开冲突。
发明概述因此，本发明的目的在于提供一种解决早先技术的安全监控系统进入/离开冲突的安全监控系统。
本发明的更进一步目的在于提供一套监视人员进入和离开建筑物、记录关键图像数据、比较出去的人员和进来的人员是否相符的安全监控系统。
由此，提供了一个安全监控系统。该安全监控系统包括一个分别位于建筑物进出口处的进入和外出摄像机；一个检测人员离开或进入建筑物的检测器；一个存储来自于出口和入口摄像机的图像的图像记录系统；一台计算机视觉系统，利用一个预定的标准分析从图像记录系统传来的储存图像，判断外出和进入的人员是否为同一人；出口和入口摄像机最好是视频摄像机，其图象是视频图象，或者是数字照相机，其图象为静止图像。
安全监控系统最好进一步包括如果断定外出和进入的人员不是同一人，将报警信号和/或至少一部分存储的图像传送至远程站点的装置。或者，如果外出和进入的人员为同一人，安全监控系统能够传送一个报警信号和/或至少一部分存储的图像。
在本发明的安全监控系统的优选实施方案中，用来判定外出和进入人员是否为同一人的预定的判据包括对比进入和外出人员的描述性特征，诸如颜色、体形、或存储图像的纹理分布。
在本发明的安全监控系统进一步优选的实施方案中，安全监控系统进一步包括一个数据库，用来储存建筑物中每个许可人员的图像数据；一个识别系统，将出口和入口摄像机中储存的图象与数据库中储存的图像相比较，判断外出和进入的人员是否为一个许可人员。数据库中储存的图像最好为面部图像，识别系统为面部识别系统。在该进一步优选的实施方案中，安全监控系统进一步包括如果断定外出和进入的人员不是同一人员，和断定外出和进入的人员不是许可的人员时，将警报信号和/或至少一部分储存图像传送至远程站点的装置。
本发明还提供了一种用于进行建筑物安全监控的方法。该方法包括下列步骤在建筑物的出口和入口处捕捉图像；在捕捉图象的步骤前或后，检测是否有人外出和进入建筑物；储存来自于出口和入口摄像机的图像；使用一个预定的判据来分析存储的图象，判断进出者是否为同一人。
该方法最好进一步包括如果外出和进入的人员不是同一人时，将报警信号和/或一部分存储的图像传送至远程站点的步骤。或者，当进出的人员为同一人时，安全监控系统能够传送报警信号和/或至少一部分存储的图像。
在本发明的一个优选实施方法中，进一步包括下列步骤储存建筑物中每个许可人员图像数据；将出口和入口摄像机中储存的图象与数据库中储存的图像相比较，判断外出和进入的人员是否为一个许可人员。本发明的该优选实施方法进一步包括如果断定外出和进入的人员不是同一人员，和断定外出和进入的人员不是许可的人员时，将警报信号和/或至少一部分储存图像传送至远程站点的步骤。
附图简述参照以下介绍、附属权利要求及相应附图，将会更好的理解本发明的装置和方法的这些和其它的特性和优点。
图1为本发明的安全监控系统的概况图。
图2为通过图1所示的安全监控系统来解决的第一个进/出冲突的流程图。
图3为通过图1所示的安全监控系统来解决的第二个进/出冲突的流程图。
优选实施方案的详细说明虽然该发明适用于许多不同类型的安全监控系统，但对于居民安全监控系统尤为有效。因此，将在居民安全监控系统的环境中对本发明进行描述，但本发明的应用不局限于居民安全监控系统。
参照图1，说明的是本发明的一个安全监控系统，通常由参考数字100来表示。安全监控系统100包括出口和入口摄像机102、104，分别位于居民住宅和商用建筑门106的出口102a和进口104a，居民住宅和商用建筑通常表示为建筑物108。为举例说明，门106仅显示为一个典型的外门，但本发明的范围不局限于此。哪些本领域中的技术人员将会意识到，任何提供建筑物进出的形式，例如滑动门，旋转门和车库门，都可能成为本发明主体。出口和入口摄像机102、104最好是提供连续图象帧的录像机，但也可以是提供一系列静态图像的数字照相机。而且，出口和入口摄像机102、104可以为静止或全景-倾斜-缩放(PTZ)类型。这里，通常将视频帧序列和静止图片称为图像或图像数据。图中显示，出口和入口摄像机102、104分别安装在门106附近，分别面向进出口102a、104a。然而，本图说明的只是简化形式。如同参考文献所包括的与本发明一同申请的美国专利No.09/734780(摘要No.701662，13935)中所描述的，出口和入口摄像机102、104可以安装在门内。
安全监控系统还包括一个警报系统110。警报系统110具有一个检测器，用来检测人员经过门106外出和进入建筑物108。检测器可以是本领域中已知的用来检测门106工作的任何装置，如被放置在建筑物门106上的磁性门接触传感器112或位于门附近的红外传感器114。监控器也可以是位于门106的门把手上，或在一同申请的美国专利序列号No.09/734780(代理人摘要No.701662，13935)所公开的背景变化检测系统。检测器也可以是启动警报系统的动作，或者是门106门把手或钥匙的转动，亦或是其它可作为检测器的任何装置的动作。
图像记录系统116根据检测器的触发来储存出口和入口摄像机的图像。即，如果检测器被触发，使得一个警报信号通常被传送到中央监控站点118，图像记录系统116储存来自于出口和入口摄像机102、104的图像。或者，图像记录系统116可以将所用的图象存储在缓存中，其中新的图像数据覆盖旧的图像数据，这样总是存储并可获得一个预定数量的最新图像数据。图像记录系统116最好是一台计算机和/或任何其它具有诸如硬盘的存储装置和图像捕捉卡的处理器。然而，本领域中的技术人员将会意识到，在不背离本发明的范围和宗旨的前提下，图像记录系统116可以是本技术领域中的任何已知的类型。
计算机视觉系统120使用预定的判据分析图像记录系统116的存储图像，来确定外出和进入的人员是否为同一人。计算机视觉算法最好提取个人的描述性特征。这些描述性特征最好是基于图像的颜色、纹理、形状分布中的一个或其混合。描述性特征最好着重于人员的一个特定区域，如他/她的衣着。提取和比较进入和离开人员的图像的描述性特征。如果外出和进入的人员不匹配，则触发警报信号并将其通过数据链接119，例如电话线(POTS)，传送到中央监控站点。最好外出和进入人员的图像数据同时传送到中央监控站点118。计算机视觉系统120最好是一个如同这里所参考的联合中请的序列号为09/703423(专利代理摘要701254)的美国专利申请中所公开的系统。
在本发明的安全监控系统100的一个优选实施方案的中，还包括用于存储图像数据，例如建筑物中每个许可人员面部的数据库122。在住宅家庭的情况中，最好由出口和入口摄像机102、104记录生活在家中的人们的面部，存储在数据库122中。计算机视觉系统120判断外出和进入的人员是否相同，而不是触发一个警报，安全监控系统100也可以使用识别系统124，将出口和入口摄像机中的存储图像与数据库122中的存储图像(如面部)进行对比。如果出口和入口摄像机中存储的图像和数据库中的存储图像不相符，则如上所述，系统继续运行，触发一个警报信号和/或将外出和进入人员图像数据传送至中央监控站点118。面部识别算法和系统在本领域中是众所周知的，例如S.Gutta等在1998年1月4-7日，印度Mumbai，IEEE第六界计算机视觉国际会议第646-651页的“Face Recognition”一文所述。
如果计算机视觉系统120中的进入和外出人员间的对比或存储在出口和入口摄像机中的图象和数据库122中存储的图象数据间的对比是相符的，则不触发警报信号(即，忽略通常触发警报的出口和入口)。或者，一经发现“未许可”的外出和进入即传送警报信号，如果断定外出和进入人员相同时，接着发出一个忽略信号。而且，即使断定外出和进入的人员相同时，也可将警报信号和/或一部分图像数据传送至中央监控站点。例如如果判断该人员为一被授权进入建筑物的女仆，此后图像数据可能会用于支持或否定女仆从建筑物中偷窃财物的一系列指控。
也可以将个人的面部及描述性特征的组合用作验证该人员是否被许可的一种方式，如下所述，这一方式可以顺序或同时进行。
参考附图1，对安全监控系统100进行了概括性描述，而不是针对一个特定的进入/外出冲突。现在将参考附图2和3来描述两种特殊的进/出冲突。但是本领域中的技术人员将会意识到上述概况描述包括任何此类的进/出冲突，因此不局限于某一特定的进/出冲突或参考图2和3所描述的进/出冲突。
现在参考流程图2，图中说明本发明的一种用于提供安全监控系统的方法，其中警报系统110被“启动”，进入建筑物108将触发警报并将其传送到中央监控站点118。在一个许可的人员“启动”了警报装置110，离开建筑物108，并因为遗忘了什么东西在建筑物108中而在短时间后返回，但没有解除报警系统110时，情况也是如此。
在200步骤中，出口和入口摄像机102、104捕捉来自建筑物108门106的进出口102a，104a的图像。或者，摄像机在某一事件发生时开始捕捉图像，例如门106门把手或钥匙的转动，或门106上/附近的传感器、或通过背景模式进行的检测。在步骤202中，一个或多个检测器112、114用来对一个外出人员进行检测。如果检测到一次外出(图表路径204b所示)，在步骤204中出口摄像机102将存储一个缓存(同样可以是数据库122)中的最后一部分的录像帧或静止图像。或者，如当一个许可人员“启动”警报系统时，在这种情况下出口摄像机102可以捕捉图像、记录警报系统的警报，出口摄像机102可以捕捉图像，一旦检测到一个事件，由图象记录系统116记录这些图像。如果没有探测到外出，流程继续进行到路径204a路径，摄像机102，104继续捕捉图象，或者返回到休眠状态，一旦出现事件，再继续捕捉图象。
然后，在步骤208中，安全监控系统100搜寻是否有人重新进入建筑物。如果警报系统110在预定的时间范围内(图中路径208b所示)检测到了一次重新进入建筑物，则在步骤210中存储入口摄像机104的图像，或者将其从缓存中传送到图像识别装置116。如果没有重新进入，系统将沿着路径208a进行到200部，从出口和入口摄像机中捕捉图像。
然后，在步骤212中，由计算机数据系统120来分析出口和入口摄像机102，104中存储的图像，在步骤214中判断其描述性特征是否相符。如果相符(即判断外出并稍后重新回来的是同一人)，系统将沿着路径214a继续进行，在步骤218中忽略重新进入的检测。如果不相符，系统将继续执行步骤214c或214b。如果系统沿步骤214c(用虚线表示)进行到步骤216，最好连同出口和入口摄像机的存储图像一起，将警报信号传送到中央监控站点118。然而，在外出和重新进入的人有着不同的描述性特征的情况中，比如采用颜色分布检测，某人穿着夹克外出而重新进入时却没穿时，则在步骤220中进一步进行面部识别。在220步骤中，将存储的图像数据，比如所有有权进入建筑物的许可用户的面部，与出口和入口摄像机104的储存数据进行比较。在步骤222中，确定比较结果是否相符。如果不相符，系统将沿步骤222b进行到步骤216，警报将被触发。如果是相符的，系统将沿步骤222a进行到步骤218，忽略重新进入的检测，或者，沿222c步骤(用虚线表示)执行，将警报信号和/或图像数据传送到上面所描述的中央监控站点。
现在参照图3所示的流程图，图中说明的是本发明的一种用于提供安全监控系统的方法，其中，警报系统110被“启动”，从建筑物108的外出将触发警报并将警报信号传送至中央监控站点118。当一个许可用户在晚上“启动”警报系统，外出建筑物去散步而没有解除警报系统，稍后返回，或许是取晨报时，情况也是如此。图3中相似的数字表示与上述图2中相似的步骤。
在步骤200中，出口和入口摄像机102，104捕捉来自建筑物108门106进出口112和114的图像。在202步中，一个或多个检测器112，114检测外出的人员。如果检测到外出(图表路径208b所示)，在204步骤中，出口摄像机102存储录像帧或静止图像。如果没有检测到外出，流程将沿路径204a进行，并继续捕捉图像，或者摄像机102，104返回休眠状态直至发生一个事件。
然后，在步骤208中，安全监控系统100查找是否有人重新进入建筑物。如果警报系统110在预定的时间范围内，(图表路径208b所示)，检测到一次重新进入建筑物，在步骤210中，将入口摄像机104的最后一部分图像从缓存中储存到图像记录装置116中。如果没有重新进入，系统继续沿着步骤208c进行到步骤216，其中警报信号被触发。
然后，在212步骤中，由计算机视觉系统120对出口和入口摄像机102，104中存储的图像进行分析，在214步骤中判断由此获得的描述性特征是否相符。如果相符(即判定是同一人外出，并稍后重新进入)，系统继续沿214a步执行，在步骤300中忽略检测到的外出。如果不相符，系统将沿路径214c或214b进行。如果系统沿路径214c步进行到(虚线表示)步骤216，最好连同出口摄像机中存储的图像一起，将一个警报信号传送至中央监控站点118。然而，在具有一个不同的描述性特征的外出的人员重新进入的情况中，比如在使用颜色分布的情况中，某人穿着夹克外出而重新进入时却没穿，这时，在步骤220中进行进一步的面部识别。在步骤220中，将存储的图像数据，比如所有许可进入建筑物的许可用户的面部，与出口和入口摄像机104的储存数据进行比较。在步骤222中，将判断是否相符。如果不相符，系统将沿路径222b进行到步骤216，警报将被触发。如果是相符的，系统将沿路径222a进行到步骤218，其中忽略检测的外出，或沿路径222c(用虚线表示)进行，其中警报信号和/或图像数据将被传送到上面所描述的中央监控站点。
本领域的技术人员将认识到图2和3所描述的识别系统解决了上面所描述的进/出冲突问题。即，当一个许可应用外出并启动警报系统，但重新进入时没有解除警报系统或在警报系统启动时外出并返回时，将不会触发一个虚假警报。
这里显示和描述了本发明的优选实施方案，当然，应当意识到，在不违背本发明的宗旨的前提下，很容易在形式或细节上对本发明进行各种变化和修改。因此，本发明并不严格局限于这里所描述和说明的形式，而应理解为包括所有属于附加的权利声明范围内的修改形式。
权利要求
1.一种安全监控系统(100)，包括一个分别位于建筑物(108)的出(102a)和入(104a)口处的外出和进入摄像机(102，104)；一个用于检测人员进出建筑物(108)的外出或进入检测器；一个存储外出和进入摄像机(102，104)图像的图像记录系统(116)；以及一个使用预先定义的标准来判断外出和进入的人员是否相同，分析由图像记录系统(116)存储图像的计算机视觉系统(120)。
2.权利要求1中所述的安全监控系统，其中，检测器是指位于建筑物(108)出/入口(106)上的一个门接触传感器(112)。
3.权利要求1中所述的安全监控系统，其中，监测器是指位于建筑物(108)出/入门(106)上的一个红外传感器(114)。
4.权利要求1中所述的安全监控系统，还包括当判定外出和进入人员不是同一人时，传送一个警报信号的装置。
5.权利要求1中所述的安全监控系统，还包括当判定外出和进入人员不是同一人时，传送至少一部分所存储的图像到远程站点的装置。
6.权利要求1中所述的安全监控系统，其中，判断外出和进入的人员是否相同的预先定义标准包括进入和外出人员的描述特征是否匹配。
7.权利要求6中所述的安全监控系统，其中，描述特征是由一组包括一个或多个颜色、体形或纹理分布的存储图像中选取的。
8.权利要求1中所述的安全监控系统，还包括一个用于存储建筑物(108)中每个认可人员图像数据的数据库(122)；以及一个通过对比外出和进入摄像机(102，104)的存储图像和数据库(122)中存储图像来判断外出和进入人员是否为一许可人员的识别系统(124)。
9.权利要求8中所述的安全监控系统，其中，存储在数据库(122)中的图像数据为面部图像。识别系统(124)为一面部识别系统。
10.权利要求8中所述的安全监控系统，还包括当判定外出和进入人员不是同一人，及外出和进入的人员不是一个许可人员时，传送警报信号的装置。
11.权利要求8中所述的安全监控系统，还包括当判定外出和进入人员不是同一人，及外出和进入的人员不是一个许可人员时，传送至少一部分所存储的图像到远程站点的装置。
12.权利要求1中所述的安全监控系统，其中，图像记录系统(116)响应事件的发生，存储外出和进入摄像机(102，104)的图像。
13.权利要求1中所述的安全监控系统，其中，事件是由检测器(112，114)所触发的。
14.一种操作建筑物(108)安全监控系统的方法包括下列步骤在建筑物(108)的外出和进入(102a，104a)口处捕捉图像；在捕捉步骤之前或之后，检测人员在建筑物(108)的外出和进入；存储所捕捉的图像；以及使用预先定义的标准来判断外出和进入的人员是否为同一人。
15.权利要求14中所述的方法，还包括当判定外出和进入人员不是同一人，传送警报信号的步骤。
16.权利要求14中所述的方法，还包括当判定外出和进入人员不是同一人，传送至少一部分所记录的图像到远程站点的步骤。
17.权利要求14中所述的方法，还包括下列步骤存储建筑物中每一个认可人员的图像；以及通过对比外出和进入口处(102a，104a)所捕捉的图像和所存储图像来判断外出和进入人员是否为一许可人员。
18.权利要求17中所述的方法，还包括当判定外出和进入人员不是同一人，及外出和进入的人员不是一个许可人员时，传送警报信号的步骤。
19.权利要求17中所述的方法，还包括当判定外出和进入人员不是同一人，及外出和进入的人员不是一个许可人员时，传送至少一部分所存储的图像到远程站点(118)的步骤。
20.权利要求14中所述的方法，其中，响应事件的发生，存储步骤存储外出和进入摄像机(102，104)的图像。
全文摘要
安全监控系统包括:一个位于建筑物出入口处的外出和进入摄像机；一个检测人员外出和进入的检测器；一个存储外出和进入摄像机图像的图像记录系统；一个使用预先定义的标准来判断外出和进入的人员是否相同的,用于分析存储图像的计算机视觉系统。优选的,摄像机为录像机,检测器为门接触传感器或者红外传感器。如果在判定外出和进入人员不是同一人时,系统优选地传送一个警报信号和/或至少一部分所记录的图像到远程站点。在一个优选实施方案中,系统还包括存储建筑物中每一个许可用户面部图像的数据库；一个通过对比外出和进入摄像机的存储图像和数据库存储图像来判断外出和进入人员是否为一许可人员的面部识别系统。在这个实施方案中,当判定外出和进入人员不是同一人,或者判定外出和进入的人员不是一个许可人员时,传送警报信号或至少一部分所记录的图像到远程站点。
文档编号G08B25/00GK1423804SQ01808040
公开日2003年6月11日 申请日期2001年11月26日 优先权日2000年12月12日
发明者S·吉塔, D·M·莱昂斯, A·科尔梅纳雷滋 申请人:皇家菲利浦电子有限公司