应用于智能家居的视频监控管理系统与方法与流程

应用于智能家居的视频监控管理系统与方法
【技术领域】
1.本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种应用于智能家居的视频监控管理系统与方法。


背景技术：

2.随着人们对家居环境安全意识的提高，仅仅依靠防盗门家中留人等传统方式已无法满足现代人对安防的要求，因此以智能视频监控技术为代表的高科技安防手段成为智能家居安全防范的首选。智能视频技术是把图形图像识别技术与视频监控相结合，在没有外界干扰的状态下智能对视频图像进行分析，完成对运动目标的提取，被广泛应用于公共场所的安全防范、智能建筑、交通监控等众多领域。
3.然而，目前的智能视频系统在智能家居中对异常情况处理不够只能且响应速度较慢，使得智能家居主人不能及时的对家中的异常情况作出相应处理，从而使得视频监控技术的安全防范性能较低，已经不能够满足用户对于家居安全日益增长的需求。
4.鉴于此，实有必要提供一种应用于智能家居的视频监控管理系统与方法以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种应用于智能家居的视频监控管理系统与方法，旨在解决智能视频系统在智能家居中对异常情况处理不够只能且响应速度较慢的问题，使得智能家居主人能够及时的对家中的异常情况作出相应处理。
6.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种应用于智能家居的视频监控管理方法，包括以下步骤：
7.获取嵌入有基于紫峰协议的微系统的摄像头所拍摄的图像信息；
8.选取所述图像信息中连续三帧rgb格式图像；其中，定义f
t
(x，y)为在t时间点的图像，f
t-1
(x，y)、f
t+1
(x，y)则为分别在t前后时间点的图像；
9.根据预设的差值公式计算相邻帧间的差值；其中，所述差值公式为：
10.r
(t-1，t)
(x，y)＝|f
t-1
(x，y)-f
t
(x，y)|、r
(t，t+1)
(x，y)＝|f
t
(x，y)-f
t+1
(x，y)|；
11.对计算出的差值b(x，y)与预设的阈值r进行比较，若所述差值大于r则表示前景并记为1；若所述差值小于r则表示背景并记为0；
12.将图像点在t时间点前后差值b
t，t+1
(x，y)与b
t-1，t
(x，y)的比较结果作与运算，得到该图像点在t时间的最终像素值，以确定所述图像信息中的物体轮廓；
13.当检测到所述图像信息中出现运动物体时，通过所述微系统中的网络连接模块向家居主人发送提醒信息。
14.在一个优选实施方式中，在根据预设的差值公式计算相邻帧间的差值之前还包括步骤：
15.根据预设的处理公式将所述rgb格式图像转化为灰度图像；其中，所述处理公式
为：gr＝0.299＊r+0.587＊g+0.114＊b，r、g、b均为分量。
16.在一个优选实施方式中，还包括步骤：
17.以图像灰度范围为横坐标及以灰度的概率值为纵坐标来构建多峰灰度直方图；其中，定义图像灰度范围集合为{m，m+1，
……
，n}，若有ki个灰度级i的像素点，则像素点的总个数为定义为i级灰度的概率值；
18.选取所述多峰灰度直方图中的波谷j
x
、jy，得到阈值r，以将图像中的多个目标进行分离。
19.在一个优选实施方式中，还包括步骤：
20.将所述灰度图像中的目标轮廓区域与所述rgb格式图像进行比较，产生基于rgb颜色空间的目标轮廓r1；
21.分别对r、g、b三通道做归一化处理；
22.利用预设的判断公式在归一化处理后的图像进行判断并得到阴影区域r2；其中，所述判断公式为tr为预设的判断阴影的阈值，β、γ则为预设的取值；
23.将r
1-r2即获得无阴影的运动目标的彩色图像。
24.在一个优选实施方式中，还包括步骤：
25.构建以房间为单位组成包含所述摄像头及智能家电的多个无线局域网；
26.将所述多个无线局域网通过家庭服务器组成智能家居系统。
27.在一个优选实施方式中，还包括步骤：
28.判断所述智能家居系统中智能门锁是否处于锁死状态，若结果为是，则打开所述智能家居系统中所有的摄像头，否则使所述摄像头处于休眠状态。
29.在一个优选实施方式中，还包括步骤：
30.接收所述摄像头内的红外反射模块所获取的视频文件；
31.判断所述视频文件在预设时长内是否产生变化，若结果为否，则控制所述摄像头进入休眠状态；若结果为是，则唤醒对应的所述摄像头，并通过所述智能家居系统唤醒其他摄像头。
32.本发明第二方面提供一种应用于智能家居的视频监控管理系统，包括：
33.图像获取模块，用于获取嵌入有基于紫峰协议的微系统的摄像头所拍摄的图像信息；
34.图像选取模块，用于选取所述图像信息中连续三帧rgb格式图像；其中，定义f
t
(x，y)为在t时间点的图像，f
t-1
(x，y)、f
t+1
(x，y)则为分别在t前后时间点的图像；
35.差值计算模块，用于根据预设的差值公式计算相邻帧间的差值；其中，所述差值公式为：
36.r
(t-1，t)
(x，y)＝|f
t-1
(x，y)-f
t
(x，y)|、r
(t，t+1)
(x，y)＝|f
t
(x，y)-f
t+1
(x，y)|；
37.差值比较模块，用于对计算出的差值b(x，y)与预设的阈值r进行比较，若所述差值大于r则表示前景并记为1；若所述差值小于r则表示背景并记为0；
38.轮廓确定模块，用于将图像点在t时间点前后差值b
t，t+1
(x，y)与b
t-1，t
(x，y)的比较
结果作与运算，得到该图像点在t时间的最终像素值，以确定所述图像信息中的物体轮廓；
39.信息发送模块，用于当检测到所述图像信息中出现运动物体时，通过所述微系统中的网络连接模块向家居主人发送提醒信息。
40.本发明第三方面提供一种终端，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的应用于智能家居的视频监控管理方法的各个步骤。
41.本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的应用于智能家居的视频监控管理方法的各个步骤。
42.本发明提供的应用于智能家居的视频监控管理系统与方法，通过对每三帧图像进行帧间差分处理，从而将图像中的前景与背景进行分离，从而得到图像中运动目标的物体轮廓，运算过程高效，对硬件设备要求较低，提升了智能家居中对异常情况的响应速度，便于家居主人及时对异常情况进行处理，提高了家居中视频监控的安全性。
【附图说明】
43.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
44.图1为本发明提供的应用于智能家居的视频监控管理方法的流程图；
45.图2为本发明提供的应用于智能家居的视频监控管理系统的框架图。
【具体实施方式】
46.为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
47.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
48.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
49.实施例一
50.在本发明的实施例中，提供一种应用于智能家居的视频监控管理方法，用于对智能家居中的视频监控系统所拍摄到的图像进行处理，获取基于静态背景中的运动目标信息，从而便于家居主人及时掌握该情况从而能够快速处理。
51.需要说明的是，本发明所涉及的智能监控中的摄像头均内嵌有基于紫峰协议(zigbee)的微系统。该微系统内置于固定在摄像头内的开发板上，包括用于加入智能家居网络的无线连接模块、用于编写程序并可对监控到的视频图像进行判断的微处理器以及用于向外界网络发送信息的网络通讯模块等。当然，该微系统所需的其他的硬件(例如芯片、
电源管理、晶振单元等)可参考现有技术中的结构，本发明在此不做限定。
52.举例来说，多个zigbee局域网通过开发板上的以太网接口与家庭网关服务器组成有线网络，方便用户对数据备份；若家庭中布线不方便时，可通过wifi完成短距离数据通信；当发现异常情况时，通过gprs模块通知用户或报警。
53.如图1所示，应用于智能家居的视频监控管理方法包括以下步骤s101-s106。
54.步骤s101，获取嵌入有基于紫峰协议的微系统的摄像头所拍摄的图像信息。
55.步骤s102，选取图像信息中连续三帧rgb格式图像；其中，定义f
t
(x，y)为在t时间点的图像，f
t-1
(x，y)、f
t+1
(x，y)则为分别在t前后时间点的图像。
56.在本步骤中，任选连续三帧图像，因此，每帧图像既是后一帧图像在t-1时间点的图像，也是前一帧图像在t+1时间点的图像，从而对每帧图像做前后时间点的选取。
57.步骤s103，根据预设的差值公式计算相邻帧间的差值；其中，差值公式为：r
(t-1，t)
(x，y)＝|f
t-1
(x，y)-f
t
(x，y)|、r
(t，t+1)
(x，y)＝|f
t
(x，y)-f
t+1
(x，y)|。
58.具体的，对图像中的每个像素点进行前后时间点的差分处理，即对像素值等图像参数进行该处理，以得出相应的差值。
59.步骤s104，对计算出的差值b(x，y)与预设的阈值r进行比较，若差值大于r则表示前景并记为1；若差值小于r则表示背景并记为0。
60.在本步骤中，差分结果b(x，y)包括中间帧与前一帧的的差值b
t，t+1
(x，y)与中间帧与后一帧的差值b
t-1，t
(x，y)。其中，阈值r可根据经验进行预设。
61.步骤s105，将图像点在t时间点前后差值b
t，t+1
(x，y)与b
t-1，t
(x，y)的比较结果作与运算，得到该图像点在t时间的最终像素值，以确定所述图像信息中的物体轮廓。
62.需要说明的是，“与”运算指的是：当两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0。因此，当目标物体运动时，表现在图像中则为像素点的像素值会发生波动，通过对前后针间差值作“与”运算，只有当前后时间点的差值均超过阈值r时才认定t时间点的像素点的像素值发生了变化，便可认为存在着运动物体。同时结合相邻像素点的像素值的变化，便可在静态背景中确定运动物体的轮廓。
63.步骤s106，当检测到图像信息中出现运动物体时，通过微系统中的网络连接模块向家居主人发送提醒信息。
64.在本步骤中，当且仅当运动物体出现在监控视频图像中时，通过网络连接模块(例如gprs模块、wifi模块等)向家居主人发送该异常信息，便于家居主人在外也能及时对该异常进行处理，例如人工确认、报警等。
65.进一步的，为了提升微处理器对于图像的处理速度，在选取连续的三帧rgb格式图像后，然后在根据预设的差值公式计算相邻帧间的差值之前还包括步骤：根据预设的处理公式将rgb格式图像转化为灰度图像；其中，处理公式为：gr＝0.299＊r+0.587＊g+0.114＊b，r、g、b均为分量。相较于上述实施例的算法，本步骤每个图像中需要处理的像素点的数量减少三分之二，显著的提高了图像处理速率。
66.进一步的，为了提高本方法的适应性，本方法还包括步骤：
67.首先，以图像灰度范围为横坐标及以灰度的概率值为纵坐标来构建多峰灰度直方图。其中，定义图像灰度范围集合为{m，m+1，
……
，n}，若有ki个灰度级i的像素点，则像素点
的总个数为定义为i级灰度的概率值。
68.然后，选取多峰灰度直方图中的波谷j
x
、jy，得到阈值r，以将图像中的多个目标进行分离。
69.具体的，在最终得到的直方图中，图像中可能出现多个运动物体，在图像中则表现为出现多个存在像素值波动的区域，然后在直方图中则表现为存在着多个波峰波谷，每个波谷可对应一个运动物体。因此，通过将直方图中的波谷作为阈值r，相较于传统的基于经验预设的阈值r，本方法得到的阈值r根据图像本身进行确定，可自适应确定不同的图像中判断所需的取值。
70.进一步的，由于光线的照射，运动物体会产生阴影，而在检测过程中阴影容易被当成前景，势必会很大影响检测结果的准确性。因此，本方法采用rgb颜色模型变化的方法对阴影进行抑制，具体包括以下步骤：
71.首先，将灰度图像中的目标轮廓区域与rgb格式图像进行比较，产生基于rgb颜色空间的目标轮廓r1。具体的，将目标帧通过灰度处理后的灰度目标轮廓区域与该目标帧的原彩色图像进行比较。
72.其次，分别对r、g、b三通道做归一化处理。需要说明的是，对颜色通道进行归一化处理的方式可参考现有技术，本发明在此不再赘述。
73.再次，利用预设的判断公式在归一化处理后的图像进行判断并得到阴影区域r2；其中，判断公式为tr为预设的判断阴影的阈值，β、γ则为预设的取值。举例来说，tr可取值0.9，β、γ则分别取值0.45、2.0。需要说明的是，x
t
、xb均为归一化处理中常见的参数，在此不做赘述。
74.最后，将r
1-r2即获得无阴影的运动目标的彩色图像。
75.一个实施例中，本发明还包括以下步骤：
76.首先，构建以房间为单位组成包含摄像头及智能家电的多个无线局域网。具体的，由于家居中的智能家电数量较多且分布在不同的地方，因此可以以房间为单位分别安装嵌入式摄像头，并通过每个房间的基于紫峰协议的协调器把各种智能家电组成多个无线局域网。
77.其次，将多个无线局域网通过家庭服务器组成智能家居系统。在本智能家居系统中，摄像头所拍摄到的图像背景是静止的。因此，可基于该静止背景通过差分比较来确定存在着像素变化的运动物体。
78.进一步的，本方法还包括步骤：判断智能家居系统中智能门锁是否处于锁死状态，若结果为是，则表明家中无人，此时打开智能家居系统中所有的摄像头，否则使摄像头处于休眠状态，从而避免了大容量视频文件的产生。当然，家居主人也可以手动改变摄像头的状态，例如在家时也打开摄像头，或者家中无人中也关闭摄像头等。
79.进一步的，本方法还包括以下步骤：
80.首先，接收摄像头内的红外反射模块所获取的视频文件。其中，摄像头内置有红外反射模块，以得到基于红外视角的监控图像。
81.然后，判断视频文件在预设时长内是否产生变化，若结果为否，则控制摄像头进入
休眠状态，避免摄像头产生大容量视频文件；若结果为是，则表明存在着异常情况，此时则唤醒对应的摄像头，并通过智能家居系统唤醒其他摄像头。因此，当出现异常情况，可通过所有摄像头对房间内的情形进行监控，以获得更多的彩色图像，提升图像的识别性。
82.需要说明的是，红外反射模块所获得图像文件容量相较于可见光摄像头所产生的图像文件信息量更小，相应的文件容量更低，且所需的能耗更小。因此，可将红外反射模块作为一个当可见光摄像头休眠后的监控元件及唤醒元件。
83.本发明第二方面提供一种应用于智能家居的视频监控管理系统100，用于对智能家居中的视频监控系统所拍摄到的图像进行处理，获取基于静态背景中的运动目标信息，从而便于家居主人及时掌握该情况从而能够快速处理。需要说明的是，应用于智能家居的视频监控管理系统100的实现原理及实施方式与上述的应用于智能家居的视频监控管理方法相一致，故以下不再赘述。
84.如图2所示，应用于智能家居的视频监控管理系统100包括：
85.图像获取模块10，用于获取嵌入有基于紫峰协议的微系统的摄像头所拍摄的图像信息；
86.图像选取模块20，用于选取图像信息中连续三帧rgb格式图像；其中，定义f
t
(x，y)为在t时间点的图像，f
t-1
(x，y)、f
t+1
(x，y)则为分别在t前后时间点的图像；
87.差值计算模块30，用于根据预设的差值公式计算相邻帧间的差值；其中，差值公式为：
88.r
(t-1，t)
(x，y)＝|f
t-1
(x，y)-f
t
(x，y)|、r
(t，t+1)
(x，y)＝|f
t
(x，y)-f
t+1
(x，y)|；
89.差值比较模块40，用于对计算出的差值b(x，y)与预设的阈值r进行比较，若差值大于r则表示前景并记为1；若差值小于r则表示背景并记为0；
90.轮廓确定模块50，用于将图像点在t时间点前后差值b
t，t+1
(x，y)与b
t-1，t
(x，y)的比较结果作与运算，得到该图像点在t时间的最终像素值，以确定图像信息中的物体轮廓；
91.信息发送模块60，用于当检测到图像信息中出现运动物体时，通过微系统中的网络连接模块向家居主人发送提醒信息。
92.其中，微系统内置于固定在摄像头内的开发板上，包括芯片、电源管理、晶振单元、用于加入智能家居网络的无线连接模块、用于编写程序并可对监控到的视频图像进行判断的微处理器以及用于向外界网络发送信息的网络通讯模块等。
93.综上所述，本发明提供的应用于智能家居的视频监控管理系统与方法，通过对每三帧图像进行帧间差分处理，从而将图像中的前景与背景进行分离，从而得到图像中运动目标的物体轮廓，运算过程高效，对硬件设备要求较低，提升了智能家居中对异常情况的响应速度，便于家居主人及时对异常情况进行处理，提高了家居中视频监控的安全性。
94.实施例三
95.本发明提供一种终端，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的应用于智能家居的视频监控管理方法的各个步骤。
96.实施例四
97.本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的应用于智能家居的
视频监控管理方法的各个步骤。
98.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
99.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
100.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
101.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统或装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统或装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
102.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
103.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
104.本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。