一种周界入侵探测系统及方法与流程

本发明涉及周界安全防护技术领域，具体涉及一种周界入侵探测系统及方法，主要用于建筑物外围的周界防范，也用于建筑屋内门窗、过道的保护。

背景技术：

周界安防是指在重要区域，如国防边境、军事基地、政府要害部门、油库煤田、核能电站、太阳能电站、电厂变电站、银行、监狱、博物馆、机场、港口、别墅小区、数据中心、水处理厂、化工厂、学校以及其他重大基础设施等，为阻止非法的入侵破坏活动，沿场所周界形成安全防范，把入侵者阻挡在周界外。

传统的安全防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些物理防护(如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等)屏障或阻挡物，安排人员加强巡逻。然而，人力防范往往受时间、地域、人员素质和精力等因素的影响，亦难免出现漏洞和失误。为了防止非法入侵事件，减少人工保安工作的强度，自动入侵检测装置尤其必要。

现有周界安防中，红外对射是最常用的安全防盗报警探测器。它由一个红外光发射器、一个红外光接收器组成，在发射和接收之间形成一道隐形光束，当有人横穿光束使接收器无法接收到红外光时，给出报警信号。但红外对射防护等级较低，防护距离较短，光束截面小，即几厘米的光束，要获得较大的防护区，就需要多对红外对射平行排列，市场上称之为红外光栅(两光束、四光束甚至更多)，这种数量的增多增加了系统调试的工作量。

而且，一方面红外对射易受很多客观条件，例如防区恶劣的气候，风速、雨量、雪深等天气因素以及杂物、强光、灰尘、树叶、小动物侵扰等的影响，导致误报警的概率升高。另一方面由于接收器采用大透镜聚光方式，因此不仅接收发射器直接投射的光，而且可以接收到各种反射光甚至太阳或者照明灯的光，因此容易产生误报，也易被侵入目标依靠反光镜欺骗性闯入。

综合以上的周界入侵探测技术，现有周界防护探测系统会受到环境因素的影响，导致其输出信号产生一定的误差，引起误报。对环境光照变化敏感、探测可靠性不高，只能探测是否出现入侵，难以分辨小动物、树叶等物体造成的遮挡情况，误报率较高，防范范围较小，调试困难，难以实现低成本、高灵敏度、低误报率的入侵探测报警。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低误报的周界入侵探测系统及方法，有效解决现有周界防范易发生误报警的问题，具有报警准确性高、环境适应性强，易于安装、使用方便，成本低廉，集成视频功能等特点。

为了实现上述目的，本发明提供一种周界入侵探测系统，包括：独立设置的两个探测装置，所述每个探测装置均包含摄像头、光源及固定光源的背板，所述两个摄像头正对设置，并分别对另一探测装置内的光源进行成像，其中，在至少一个探测装置中还设有图像分析和数据处理模块，所述两个摄像头分别与图像分析和数据处理模块连接。

所述光源为线性光源或者多个呈线性排布的点光源。

所述光源包含可见光，或红外光，或可见光和红外光。

所述固定光源的背板采用暗色系外层构成。

所述探测装置内还包括感光器件。

一种周界入侵探测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，两个摄像头均以相对的另一探测装置内光源为目标进行调焦，光源发出的光经成像透镜在摄像头的焦平面上成像；

步骤二，确定包括所有光源的成像区域，以光源延伸方向为横坐标，将同一横坐标上多个像素点的色值相加并作图，形成一条曲线；

步骤三，根据曲线的变化，判断在探测现场是否发生有入侵行为，当有人从两个探测装置间通过时，将阻断光源在摄像头内的成像，此时发出报警提示。

若光源为线性光源，则无入侵行为时，曲线接近一条高位直线，有入侵行为时，曲线出现波谷。

若光源为多个呈线性排布的点光源，则无入侵行为时，曲线是多个波峰曲线，有入侵行为时，波峰特征将明显变化。

所述波峰数量和位置与点光源分布对应。

与现有技术相比，本发明包括独立设置的两个探测装置，所述每个探测装置均包含摄像头、光源及固定光源的背板，本发明采用双向成像，在知道光源高度以及两摄像头之间距离的条件下，可以通过入侵者在两个摄像头内成像的高度来判定入侵者的大小，有效消除红外对射由于树叶或者小动物遮挡光束带来的误报。而且本发明可以提供双向的视频，因此可以获得更多的入侵者信息。

本发明在监测面积和距离都很大的情况下，通过简单的增加线光源(点光源)高度，就可以增高探测范围，这在调试时几乎不增加工作量，降低了使用时的维护费用，并能满足那些大型特殊敏感监测对象的高级别安全要求。本发明改变了以往周界安防探测器环境适应性差、易误报的缺点，可以在严酷环境下全天候稳定可靠的工作，适用范围广、安装调试简单方便、使用寿命长、误报率低，大大降低运行成本。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1：本发明周界入侵探测系统示意图；

图2：本发明周界入侵探测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种周界入侵探测系统，包括：独立设置的两个探测装置，所述每个探测装置均包含摄像头11、光源12及固定光源的背板，所述两个摄像头正对设置，并分别对另一探测装置内的光源进行成像，其中，在至少一个探测装置中还设有图像分析和数据处理模块，所述两个摄像头分别与图像分析和数据处理模块连接。

具体实施中，本发明在需要防范的周界，安装一对探测装置，所述两个探测装置分开布置，两个摄像头面对面设置并分别对另一个探测装置内的光源进行成像。当有入侵者从两个探测装置之间通过时，将阻断光源在摄像头内的成像，系统内的图像分析和数据处理模块根据图像的变化判断是否有人入侵，如是，则发出报警提示。

本发明周界探测系统可采用直流电源进行供电，所述电源包括太阳能电池板和蓄电池。太阳能电池板及蓄电池的目的在于使整个系统更加节能，符合环保要求，同时也在一定程度上解决了整个系统对于外界电力的依赖，使系统的稳定性更强。

本发明采用双向成像，在知道光源高度以及两摄像头之间距离的条件下，可以通过入侵者在两个摄像头内成像的高度来判定入侵者的大小，有效消除红外对射由于树叶或者小动物遮挡光束带来的各种干扰误报。

本发明光源12为线性光源或者多个呈线性排布的点光源。所述光源12包含可见光，或红外光，或可见光和红外光。由于摄像感光技术的发展，在白天无太阳的情况下，通常的环境光就可以提供足够的亮度使白色物体很好的成像。因此，为了节省能源，本发明中可以用明暗相间的条纹来代替白天使用的光源。

具体实施中，若光源只包含可见光，则该系统在夜晚时可以兼做照明灯具，可起到警示作用。若光源只包含红外光，这时摄像头为红外摄像头，系统则可以不分白天黑夜进行工作，在黑夜里具有隐蔽的效果。若光源同时包含可见光和红外光，那么摄像头在白天光线好时启用彩色成像，而在光线不好的夜晚启用红外摄像模式。

本发明固定光源的背板采用暗色系外层构成。如上所述光源的选择和应用，目的在于给摄像头提供一个稳定的背景图像，而且为了增强图像识别效果，光源在图像中的亮度值尽量高，而光源四周的亮度尽量低，因此固定光源的背板以及其上的器件尽量采用暗色系。

具体实施中，本发明摄像头的正对面是另一探测装置，分析区是带光源的背板区域，即使对面方向是阳光照射来的方向，只需以背板和光源作为白平衡调节的两端，那么太阳光对成像以及分析也不会产生影响，解决了传统视频侦测难以解决的问题，并改进了传统红外对射或红外光栅在日出或日落时因为无法消除近乎直射的太阳光而出现大量误报的缺点。

本发明探测装置内还包括感光器件。实施中，本发明周界探测系统白天黑夜的切换可以根据成像的亮度自动判别完成，也可以通过增加感光器件来判断转换。

如图2所示，本发明提供的一种周界入侵探测方法，该方法包括如下步骤：

S201，两个摄像头均以相对的另一探测装置内光源为目标进行调焦，光源发出的光经成像透镜在摄像头的焦平面上成像。

S202，确定包括所有光源的成像区域，以光源延伸方向为横坐标，将同一横坐标上多个像素点的色值相加并作图，形成一条曲线。

S203，根据曲线的变化，判断在探测现场是否发生有入侵行为，当有人从两个探测装置间通过时，将阻断光源在摄像头内的成像，此时发出报警提示。

在上述步骤S201中，两个摄像头都以对面的探测装置内光源为目标进行调焦，以获得最佳的背景图像。

在上述步骤S202中，具体的，可确定包括所有光源的一个长条形成像区域，该长条形成像区域的长边方向和线光源或点光源延伸方向相同。

在上述步骤S203中，若光源为线性光源，则无入侵行为时，曲线接近一条高位直线，有入侵行为时，曲线出现波谷。

在上述步骤S203中，若光源为多个呈线性排布的点光源，则无入侵行为时，曲线是多个波峰曲线，有入侵行为时，波峰特征将明显变化。波峰数量和位置与点光源分布对应。

本发明所提供的周界探测系统由独立设置的两个探测装置组成，每个探测装置均包含摄像头、光源及固定光源的背板。光源发出的光经成像透镜在摄像头的焦平面上成像，当有人从两个探测装置之间通过时，将阻断光源在摄像头内的成像，系统内的图像分析和数据处理模块根据图像的变化判断是否有人入侵。本发明能根据入侵目标的特征来选择需要监控的目标，通常周界报警系统主要用来警戒人的攀爬和剪断围栏的行为，飞鸟、猫和老鼠等小动物，以及树叶对围栏的骚扰，虽然都属于入侵造成的震动，但易触发误报。本发明可以通过入侵者在两个摄像头内成像的高度来判定入侵者的大小，有效消除红外对射由于树叶或者小动物遮挡光束带来的各种干扰误报。

本发明两个探测装置间错位光束配合，可以形成一个闯入者难以跨越的“光带”，可靠性很高，任何目标都不能轻易跨越。即使是在监测面积和距离都很大的情况下，通过简单的增加线光源(点光源)高度，就可以增高探测范围，这在调试时几乎不增加工作量，降低了使用时的维护费用，并能满足那些大型特殊敏感监测对象的高级别安全要求。本发明在保持高探测概率的同时能够有效地消除误报警，保证不漏报，剔除误报，具有报警准确性高、环境适应性强，易于安装、使用方便，成本低廉等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。