一种光学入侵探测系统及分布式监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型于安防【技术领域】，提供了一种光学入侵探测系统及分布式监控系统。该系统是对采集的复合视频信号进行波形分析和比较，利用门限自适应技术，确定报警与否。该系统功耗低、实现简便，报警准确，相对于现有视频监控技术而言，解决了数字视频图像处理对硬件依赖较大、误报率较高的问题，且硬件实现成本低，可与现有的监控系统实现无缝衔接，通用性强，应用范围较广。
【专利说明】一种光学入侵探测系统及分布式监控系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于安防领域，尤其涉及一种基于光学图像采集与分析的光学入侵探 测系统及分布式监控系统。
【背景技术】
[0002] 随着当今社会人们安全防护意识的增强，安防监控技术得到迅猛发展。为实现对 特定区域的监控，传统技术普遍采用红外线报警装置、超声波报警装置、微波报警装置、振 动报警装置以及人体感应报警装置等。由于固有使用条件的限制，使得上述装置的使用范 围具有局限性。例如，对于红外线报警装置，其很容易受到外界温度及安装环境的限制；对 于振动报警装置，其只能监控到振动发生而不能判断振动类型，极易造成误报警；对于微波 报警装置，由于微波穿透力较强，容易受到外部信号的干扰而产生误报警。
[0003] 为此，现有技术提出了基于数字图像分析判断的报警系统。该系统首先采集监控 区域的数字视频图像，之后将采集的视频图像与原始图像进行图像处理及比对分析，以判 断图像是否存在差异。由于该系统涉及对数字图像的图像处理，通过识别图像是否存在差 异而判断报警与否，使得该系统对硬件依赖程度较高，存在较高的误报率，且软硬件的实现 成本高，不利于视频监控技术的普及和推广。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种入侵探测系统，旨在解决现有基于数字图像分析 判断的报警系统存在误报率较高、软硬件实现成本较高的问题的问题。
[0005] 本实用新型提供了一种光学入侵探测系统，所述系统包括：
[0006] 实时采集监控区域的复合视频信号的摄像机；
[0007] 输入端连接所述摄像机的输出端的包络检波器；
[0008] 输入端连接所述包络检波器的输出端的模/数转换器；
[0009] 输入端连接所述摄像机的输出端的同步信号分离器；
[0010] 输入端连接所述模/数转换器的输出端和所述同步信号分离器的输出端，根据所 述模/数转换器得到的数字信号确定是否需要报警并发出报警信息的控制器电路；
[0011] 输入端连接所述控制器电路的报警输出端的报警器。
[0012] 本实用新型的另一目的在于提供一种分布式监控系统，所述分布式监控系统包括 设置在监控点的多个光学入侵探测系统和一监控主机；
[0013] 所述光学入侵探测系统是如上所述的光学入侵探测系统，所述监控主机连接每一 所述光学入侵探测系统中所述控制器电路的报警输出端、以及每一所述光学入侵探测系统 中所述包络检波器的视频输出端。
[0014] 本实用新型提出的光学入侵探测系统是对采集的复合视频信号进行波形分析和 比较，利用门限自适应技术，确定报警与否。该系统功耗低、实现简便，报警准确，相对于现 有视频监控技术而言，解决了数字视频图像处理对硬件依赖较大、误报率较高的问题，且硬 件实现成本低，可与现有的监控系统实现无缝衔接，通用性强，应用范围较广。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型实施例提供的光学入侵探测系统的结构图；
[0016] 图2是图1中包络检波器的电路原理图；
[0017] 图3是图1的详细电路图；
[0018] 图4是图1中同步信号分离器的电路图；
[0019] 图5是图1中模/数转换器、控制器电路、报警器的电路图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021] 为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提出的光学入侵探测系统是对采集的 复合视频信号进行波形分析和比较，利用门限自适应技术，确定报警与否。
[0022] 图1是本实用新型实施例提供的光学入侵探测系统的结构图。
[0023] 该光学入侵探测系统包括：实时采集监控区域的复合视频信号的摄像机1 ;输入 端连接摄像机1的输出端的包络检波器2,包络检波器2用于对视频采集模块1实时采集的 复合视频信号进行包络检波处理，得到包络信号，并提取出包络信号上多个状态点的模拟 信号；输入端连接包络检波器2的输出端的模/数转换器3,模/数转换器3用于将包络检 波器2提取出的模拟信号转换为数字信号；输入端连接摄像机1的输出端的同步信号分离 器4,用于从视频采集模块1实时采集的复合视频信号中提取出脉冲同步信号；输入端连接 模/数转换器3的输出端和同步信号分离器4的输出端的控制器电路5,控制器电路5用于 以脉冲同步信号为时序信号，根据模/数转换器3得到的数字信号确定是否需要报警；输入 端连接控制器电路5的输出端的报警器6,报警器6用于在控制器电路5确定需要报警时发 出报警信息。其中，包络检波器2还可通过其视频输出端而连接后端的监控主机，控制器电 路5还可通过其报警输出端而连接后端的监控主机，由监控主机输出相应监控区域的视频 图像，并在报警输出端发出报警信息时，完成响应。
[0024] 其中，如图2所示，包络检波器2可包括：第一射随电路311、信号放大电路312、第 一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电感L1。第 一射随电路311的输入端通过第一电容C1连接摄像机1的输出端，第一射随电路311的输 入端通过第一电阻R1连接+12V直流电，第一射随电路311的输入端通过第二电阻R2接 地，第一射随电路311的输出端顺次通过电感L1、第三电容C3、第三电容R3连接信号放大 电路312的输入端，且电感L1与第三电容C3连接的一端同时通过第二电容C2接地；信号 放大电路312的输出端连接模/数转换器3的输入端。其中，第一射随电路311用于放大 电流以提高带载能力，信号放大电路312用于实现信号放大。
[0025] 进一步地，包络检波器2还可包括：第二射随电路313,第二射随电路313的输入 端连接摄像机1的输出端，第二射随电路313的输出端连接监控主机。利用与监控主机连 接的第二射随电路313，可实现对监控区域的实时视频监控。
[0026] 进一步地，如图3所示，第一射随电路311可包括：第一运算放大器A1和第四电容 C4。其中，第一运算放大器A1的同相输入端+作为第一射随电路311的输入端，第一运算 放大器A1的反相输入端连接第一运算放大器A1的输出端以及第四电容C4的第一端，第四 电容C4的第二端作为第一射随电路311的输出端。
[0027] 进一步地，如图3所示，信号放大电路312可包括：第二运算放大器A2、第五电容 C5、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6。第二运算放大器A2的反相输入端-作为信号 放大电路312的输入端，并通过相互并联的第五电容C5和第六电阻R6连接第二运算放大 器A2的输出端，第二运算放大器A2的同相输入端+通过第四电阻R4连接+12V直流电，并 通过第五电阻R5接地；第二运算放大器A2的输出端作为信号放大电路312的输出端。
[0028] 进一步地，如图3所示，第二射随电路313可包括：第三运算放大器A3、第六电容 C6和第七电容C7。其中，第三运算放大器A3的同相输入端+连接第六电容C6的第一端，第 六电容C6的第二端作为第二射随电路313的输入端；第三运算放大器A3的反相输入端-连 接第三运算放大器A3的输出端、以及第七电容C7的第一端，第七电容C7的第二端作为第 二射随电路313的输出端。
[0029] 其中，如图4所示，同步信号分离器4可包括：型号为LM1881的同步分离芯片U1、 第八电容C8。其中，同步分离芯片U1的复合视频输入引脚CVBS连接第八电容C8的第一 端，第八电容C8的第二端作为同步信号分离器4的输入端而连接摄像机1 ;同步分离芯片 U1的场同步信号输出引脚VSYNC作为同步信号分离器4的输出端而连接控制器电路5。
[0030] 其中，如图5所示，模/数转换器3可包括：型号为ADC0809的A/D转换器芯片U2。 A/D转换器芯片U2的一模拟量分时输入引脚IN-3作为模/数转换器3的输入端，A/D转换 器芯片U2的八个数据输出引脚Msb2-1?2-8作为A/D转换器芯片U2的输出端而连接控 制器电路5。
[0031] 其中，如图5所示，控制器电路5可包括：型号为8051的单片机芯片U3、型号为 74HC573的锁存器芯片U4、型号为6264的存储器芯片U5、型号为MM54HC393的二进制计数 器芯片U6。单片机芯片U3的第一组并行输入/输出端口 P10?P17连接模/数转换器3 的输出端，单片机芯片U3的一个中断请求引脚INTO连接同步信号分离器4的输出端，单片 机芯片U3的第二组并行输入/输出端口 P00?P07对应连接锁存器芯片U4的八个数据输 入引脚1D?8D、以及存储器芯片U5的八个数据引脚D0?D7,单片机芯片U3的第三组并 行输入/输出端口 P20?P27对应连接存储器芯片U5的五个地址引脚A8?A12以及存储 器芯片U5的片选引脚锁存器芯片U4的八个数据输出引脚1Q?8Q对应连接存储器 芯片U5的八个地址引脚A0?A7,二进制计数器芯片U6的一个计数输出引脚QA连接单片 机芯片U3的时钟引脚CLOCK，二进制计数器芯片U6的时钟输入引脚CKA连接单片机芯片 U3的地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲引脚ALE/P、以及锁存器芯片U4的锁存使能输入 引脚C。
[0032] 进一步地，控制器电路5还可包括：连接单片机芯片U3、型号为MAX232CPE的驱动 芯片U7,以及连接驱动芯片U7、DB9封装的RS232接口 J1，从而实现了接口拓展，使得系统 的应用领域得以拓宽。
[0033] 其中，如图5所示，报警器6可包括：第七电阻R12、PNP型的三极管Q1、继电器J、 以及用于发出报警提示信息的执行元件。其中，三极管Q1的基极通过第七电阻R12连接单 片机芯片U3的数据接收引脚RXD，三极管Q1的发射极连接+5V直流电，三极管Q1的集电 极连接继电器J中线圈K-1的一端，线圈K-1的另一端接地，继电器J中开关K的两端连接 执行元件。其中的执行元件可以是蜂鸣器、LED等。其中，单片机芯片U3的数据接收引脚 RXD即为控制器电路5的报警输出端。
[0034] 本实用新型实施例还提供了一种分布式监控系统。该分布式监控系统包括设置在 监控点的多个光学入侵探测系统和一监控主机。每一监控点可设置一个或多个光学入侵探 测系统，该光学入侵探测系统具体是如实施例二所述的光学入侵探测系统，不赘述。
[0035] 其中，监控主机连接每一光学入侵探测系统中报警分析模块的报警输出端和视频 输出端，监控主机用于输出相应监控区域的视频图像，并在报警分析模块通过报警输出端 发出报警信息时，完成响应。
[0036] 本实用新型提出的光学入侵探测系统是对采集的复合视频信号进行波形分析和 比较，利用门限自适应技术，确定报警与否。该系统功耗低、实现简便，报警准确，相对于现 有视频监控技术而言，解决了数字视频图像处理对硬件依赖较大、误报率较高的问题，且硬 件实现成本低，可与现有的监控系统实现无缝衔接，通用性强，应用范围较广。
[0037] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种光学入侵探测系统，其特征在于，所述系统包括： 实时采集监控区域的复合视频信号的摄像机； 输入端连接所述摄像机的输出端的包络检波器； 输入端连接所述包络检波器的输出端的模/数转换器； 输入端连接所述摄像机的输出端的同步信号分离器； 输入端连接所述模/数转换器的输出端和所述同步信号分离器的输出端，根据所述模 /数转换器得到的数字信号确定是否需要报警并发出报警信息的控制器电路； 输入端连接所述控制器电路的报警输出端的报警器。
2. 如权利要求1所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述包络检波器包括：第一射 随电路、信号放大电路、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、 第三电阻R3、电感L1 ; 所述第一射随电路的输入端通过所述第一电容C1连接所述摄像机的输出端，所述第 一射随电路的输入端通过所述第一电阻R1连接+12V直流电，所述第一射随电路的输入端 通过所述第二电阻R2接地，所述第一射随电路的输出端顺次通过所述电感L1、第三电容 C3、第三电容R3连接所述信号放大电路的输入端，且所述电感L1与所述第三电容C3连接 的一端同时通过所述第二电容C2接地，所述信号放大电路的输出端连接所述模/数转换器 的输入端。
3. 如权利要求2所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述第一射随电路包括：第一 运算放大器A1和第四电容C4; 所述第一运算放大器A1的同相输入端作为所述第一射随电路的输入端，所述第一运 算放大器A1的反相输入端连接所述第一运算放大器A1的输出端以及所述第四电容C4的 第一端，所述第四电容C4的第二端作为所述第一射随电路的输出端。
4. 如权利要求3所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述信号放大电路包括：第二 运算放大器A2、第五电容C5、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6 ; 所述第二运算放大器A2的反相输入端作为所述信号放大电路的输入端，并通过相互 并联的所述第五电容C5和所述第六电阻R6连接所述第二运算放大器A2的输出端，所述第 二运算放大器A2的同相输入端通过所述第四电阻R4连接+12V直流电，并通过所述第五电 阻R5接地，所述第二运算放大器A2的输出端作为所述信号放大电路的输出端。
5. 如权利要求4所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述包络检波器还包括：第二 射随电路，所述第二射随电路的输入端连接所述摄像机的输出端，所述第二射随电路的输 出端连接监控主机。
6. 如权利要求5所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述第二射随电路包括：第三 运算放大器A3、第六电容C6和第七电容C7 ; 所述第三运算放大器A3的同相输入端连接所述第六电容C6的第一端，所述第六电容 C6的第二端作为所述第二射随电路的输入端，所述第三运算放大器A3的反相输入端连接 所述第三运算放大器A3的输出端、以及所述第七电容C7的第一端，所述第七电容C7的第 二端作为所述第二射随电路的输出端。
7. 如权利要求6所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述同步信号分离器包括：型 号为LM1881的同步分离芯片U1、第八电容C8 ; 所述同步分离芯片U1的复合视频输入引脚连接所述第八电容C8的第一端，所述第八 电容C8的第二端作为所述同步信号分离器的输入端而连接所述摄像机，所述同步分离芯 片的场同步信号输出引脚作为所述同步信号分离器的输出端而连接所述控制器电路。
8. 如权利要求7所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述模/数转换器包括：型号 为ADC0809的A/D转换器芯片； 所述A/D转换器芯片U2的一模拟量分时输入引脚作为所述模/数转换器的输入端，所 述A/D转换器芯片U2的八个数据输出引脚作为所述模/数转换器的输出端而连接所述控 制器电路。
9. 如权利要求8所述的光学入侵探测系统，其特征在于，所述控制器电路包括：型号为 8051的单片机芯片U3、型号为74HC573的锁存器芯片U4、型号为6264的存储器芯片U5、型 号为MM54HC393的二进制计数器芯片U6 ; 所述单片机芯片U3的第一组并行输入/输出端口连接所述模/数转换器的输出端，所 述单片机芯片U3的一个中断请求引脚连接所述同步信号分离器的输出端，所述单片机芯 片U3的第二组并行输入/输出端口对应连接所述锁存器芯片U4的八个数据输入引脚、以 及所述存储器芯片U5的八个数据引脚，所述单片机芯片U3的第三组并行输入/输出端口 对应连接所述存储器芯片的五个地址引脚以及所述存储器芯片U5的片选引脚，所述锁存 器芯片U4的八个数据输出引脚对应连接所述存储器芯片U5的八个地址引脚，所述二进制 计数器芯片U6的一个计数输出引脚连接所述单片机芯片U3的时钟引脚，所述二进制计数 器芯片U6的时钟输入引脚连接所述单片机芯片U3的地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 引脚、以及所述锁存器芯片U4的锁存使能输入引脚； 所述报警器包括：第七电阻R12、PNP型的三极管Q1、继电器J、以及用于发出报警提示 信息的执行元件；所述三极管Q1的基极通过所述第七电阻R12连接所述单片机芯片U3的 数据接收引脚，所述三极管Q1的发射极连接+5V直流电，所述三极管Q1的集电极连接所述 继电器J中线圈的一端，所述线圈的另一端接地，所述继电器J中开关的两端连接所述执行 元件。
10. -种分布式监控系统，其特征在于，所述分布式监控系统包括设置在监控点的多个 光学入侵探测系统和一监控主机； 所述光学入侵探测系统是如权利要求1至9任一项所述的光学入侵探测系统，所述监 控主机连接每一所述光学入侵探测系统中所述控制器电路的报警输出端、以及每一所述光 学入侵探测系统中所述包络检波器的视频输出端。
【文档编号】G08B13/196GK204119381SQ201420467070
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】马步远, 殷燕南, 李桂荣, 张磊, 张浩然 申请人:北京世纪之星应用技术研究中心