集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统，它包括：枪机摄像机模组，用于获取图像信息并通过第一TVP7002数模转换电路转换后传送至图像信号处理单元处理；球机摄像机模组，用于获取图像信息并通过第二TVP7002数模转换电路转换后传送至图像信号处理单元处理；图像信号处理单元，用于采用优化的GMM算法，完成对图像信息的处理，对固定不变的背景信息和重复的信息进行过滤，以及通过第一RS485电路控制枪机云台和枪机摄像机模组对整体监控区域图像范围的远程调整。本发明实现多个监控目标的实时跟踪、定位、分析和预警。
【专利说明】集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及安防视频监控领域，具体涉及一种集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统。
【背景技术】
[0002]视频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富的特点，成为安全防范系统的重要组成部分，在公安监控、部队侦察、交通监管等各个领域得到广泛应用。目前国内主要使用数字控制的模拟视频监控、数字化网络视频监控系统和活动目标自动跟踪监控系统。
[0003]数字信号控制的模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理和基于PC机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理两种类型。数字信号控制的模拟视频监控技术成熟、性能稳定，在大、中型视频监控工程中得到广泛应用。但这种监控模式受电缆传输的限制，通常只适合于小范围场所监控；系统的扩展能力差，新增监控点或新增设备很难添加到原有的系统中；无法形成有效的报警联动，各监控点独立运作，相互之间的控制协议很难互通；更不能实现图像处理和智能跟踪预警功能。这种监控模式正在被数字视频监控系统取代。
[0004]数字化网络视频监控系统是以计算机技术、网络技术及图像视频压缩技术为核心的视频监控系统。该系统很好地解决了模拟视频监控中系统扩容难、传输距离受限、分辨率不高等缺陷。但仍存在诸多不足:一是智能化程度低，不能实现视频分析和识别。由于数字化网络视频监控系统不具备对监控区域内目标的自动拉近跟踪、放大、异常行为分析、监控区域分级等功能，不能事先预警或报警，无法成为应对恐怖主义袭击和处理突发事件有力的辅助工具，只实现了数字化视频远程存储和访问。二是监控效率低，劳动强度大，通过人工监看大量监控画面，易造成视觉疲劳，也难以及时发现有用图像信息。三是资源利用率低，信息检索困难，丰富的视频图像资源没有分析和处理，不能按某一特性进行存储和归类，对有用信息的检索利用率低，造成极大地信息浪费。
[0005]活动目标自动跟踪监控系统是目前最智能的视频监控系统，分为单目标跟踪和多目标跟踪系统。单目标跟踪系统每次只能锁定跟踪一个目标，只有当前跟踪的目标消失了，才能回到预置位继续跟踪下一个目标，存在跟踪效率低下，跟踪过程中存在盲区等缺陷；多目标跟踪系统前端由一个安装在万向节之上的完整枪式摄像机和高速球机组成，后端由运行在服务器或工控机上的分析控制软件构成。系统前端将图像信息通过IP网络或光纤送回监控中心的服务器或工控机，图像经解码或视频采集卡转为控制分析软件可以处理的图像，分析控制软件根据分析结果控制高速球机转动跟踪移动目标，克服了单球跟踪系统存在的缺陷。但由于枪式摄像机一旦在安装时固定，则监控场景则固定，使得高速球机跟踪目标容易造成监控死角，缩小了监控范围；且需要向后台同时传输多路视频，给传输带宽造成压力，需要对视频数据压缩，两次编解码易造成图像质量下降、同时引起图像处理噪点增力口、硬件成本高、系统稳定性差、资源浪费大、网络延时引起预警报警不及时；系统安装部署困难，中间环节多，故障率高，与现有监控系统难以融合，可持续发展难以保证。
[0006]枪机:指带可转动云台、一个或多个摄像机模组、广角镜头的硬件。摄像机模组安装在可转动云台上，在系统正常工作时，枪机是固定不动的。只是在调整监控视野时，才转动。
[0007]球机:指可360°转动云台、一体化变倍摄像机机芯硬件，在系统正常工作时，球机需要不停转动。
【发明内容】
[0008]本发明克服了现有技术的不足，提供一种集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统，用于解决现有跟踪目标容易造成监控死角，监控范围小的技术问题。
[0009]考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统，它包括:
[0011]枪机摄像机模组，用于获取图像信息并通过第一 TVP7002数模转换电路转换后传送至图像信号处理单元处理；
[0012]球机摄像机模组，用于获取图像信息并通过第二 TVP7002数模转换电路转换后传送至图像信号处理单元处理；
[0013]图像信号处理单元，用于采用优化的GMM算法，完成对图像信息的处理，对固定不变的背景信息和重复的信息进行过滤，以及通过第一 RS485电路控制控制枪机云台和枪机摄像机模组对整体监控区域图像范围的远程调整，通过第二 RS485电路控制球机云台和球机摄像机模组对重要活动目标进行跟踪放大识别以及图像记录；
[0014]温度控制电路，用于对图像信号处理单元的温度控制；
[0015]温度检测电路，用于对图像信号处理单元的温度检测；
[0016]电源管理单元，用于对图像信号处理单元的电源管理；
[0017]红外补光电路，用于夜间或光照强度低的环境进行补光的控制；
[0018]MSP430单片机，用于对温度控制电路、温度检测电路、电源管理单元和红外补光电路的管理。
[0019]根据本发明的一个实施方案，所述图像信号处理单元包括图像信号处理芯片，以及与该图像信号处理芯片连接的USB接口、RJ45网络接口、ffifi/4G接口、SD卡插座。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果之一是:
[0021]本发明的一种集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统，
[0022]I)实现了多目标智能跟踪。枪机和球机配合使用，可实现活动目标跟踪，对多个活动目标通过切换方式实现多目标跟踪，快速跟踪放大活动目标并进行细节识别，为图像信息检索和有效利用提供了保证。
[0023]2)实现了网络化远程监控。图像信号处理单元具有网络接口，监控图像和控制信息可通过网络传输，提高了监控的灵活性，为监控系统大面积安装使用提供了依据。
[0024]3)实现图像分析预警功能。图像信号处理单元中嵌入的智能算法可实现对监控图像分析处理，对活动目标外形、行为进行分析，对监控区域进行分级，实现了对监控目标安排级别预警或报警，真正实现了监控的自动化和智能化。
[0025]4)提高了系统的稳定性、可靠性和可用性。系统通过对处理器、多摄像机和温度、光照控制电路的集成，免去了过多的中间环节，提高了系统的稳定性、可靠性和可用性。
[0026]5)提供更为有效的视频图像。系统集成后多路摄像机图像在图像分析时不经过二次编解码，减少了图像信息的损失。图像分析后的结果可以更加准确，能向后台传输更为有效的视频图像和预警信息，提高了抗干扰能力和图像质量。
[0027]6)安装部署方便快捷。集成后整个智能监控系统成为一个视频监控传感器。只需要对该传感器硬件进行固定，枪机监控视野可以在后台通过IP网络远程控制枪机云台进行左右上下调节，大大提高了系统部署安装的方便性。
[0028]7)造价和运行成本低。系统集成后不需要监控端的工控机实现二次编解码，降低了系统资源浪费和硬件要求，系统造价和运维成本。特别是系统实现对监控图像的处理，对固定背景信息和重复信息进行简化，降低了网络数据传输量。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
[0030]图1示出了根据本发明一个实施例的集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统示意图。
[0031]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0032]I 一图像信号处理芯片，2 —枪机摄像机模组，3 —第一 TVP7002数模转换电路，4 一枪机云台，5 —第一 RS485电路，6 —球机摄像机模组，7 —第二 TVP7002数模转换电路，8 —球机云台，9 —第二 RS485 电路，10 — USB 接口，11 — RJ45 网络接口，12 — Wifi/4G 接口，13 — SD卡插座，14 - MSP430单片机，15 一温度控制电路，16 一温度检测电路，17 —电源管理单元，18 一红外补光电路。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0034]本实施例的目的是提供一种将多个摄像模组、多云台和图像信号处理芯片通过电路设计集成在一起，形成一个智能化视频监控跟踪预警传感器。系统可分为图像信号处理单元、接口板单元、球机单元(一个或多个)、枪机单元(一个或多个)和电源及温度管理单元。图像信号处理单元包括图像信号处理主板、USB接口、RJ45网络接口、SD卡和Wifi/4G五部分。球机单元主要包括球机模组、球机云台板、RS485电路和TVP7002数模转换电路四部分。枪机模块主要包括枪机模组、枪机云台板、RS485电路和TVP7002数模转换电路四部分。电源及温度管理单元主要包括系统电路管理、温度检测和温度控制三部分。通过集成，枪机摄像机模组和球机摄像机模组获取的图像信息可直接送图像信号处理单元处理，云台控制信号通过RS485电路传给枪球机云台。图像信号处理单元采用优化的GMM算法，完成对图像信息的处理，对固定不变的背景信息和重复的信息进行过滤，通过RS485电路控制球机摄像机模组和云台对重要活动目标进行跟踪放大识别和图像记录；克服了摄像头在前，工控机在后造成的视频压缩和二次编解码造成的图像质量下降、图像二次编解码造成的噪点多、传输存在延时、传输带宽成本和硬件成本高、稳定性差、安装部署难的缺点。整个监控画面可有一个或多个枪机组成，多个枪机球机之间实现实时联动，优化的GMM算法实现对多个目标的快速跟踪、识别和预警，还可实现对监控区域的等级区分，实现目标越区预警或报警达到了智能化监控的目标，集成化的多摄像头智能跟踪预警系统，中间环节少，故障率低，只有有用信息才通过网络传输，远程监管容易，可与现有监控平台融合，具有可持续发展前景好的目的。
[0035]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:集成多摄像头智能跟踪预警系统以图像信号处理单元为核心，完成图像处理、云台跟踪策略控制和命令发送接收、数据压缩和传输，图像处理采用优化的GMM算法监测目标监控区域内的活动目标和具有特定特征的目标，比如重要监控场所人群聚集、目标快速移动等，并将拉近拍摄的目标特写图片分类存储，也可对监控区域划分等级，如执勤哨位，最靠近哨位周围的为最高报警区域，最远区域为较低报警区域，通过分区可分析活动目标运动方向，当逐渐靠近高级区域时发出预警指令，当进行高级区域发出报警指令。多个摄像机中，枪机主要实现大范围高清监控获取监控区域整体图像，枪机云台主要实现对整体监控区域图像范围的远程调整。球机实现对监控区域内活动目标或特征目标的放大识别，球机云台用于转动球机跟踪活动目标，记录活动目标运动轨迹。为了减少图像信号处理单元负荷，防止对图像处理造成干扰和延时，系统增加了 MSP430单片机实现温度检测、温度控制、电源管理、红外补光控制，提高了系统的稳定性、可靠性和可用性。
[0036]具体地，如图1所示，本实施例集成多摄像头智能跟踪预警系统包括图像信号处理单元、枪机及控制和数模转换单元、球机及控制和数模转换单元、温度及红外补光和电源管理单元17四部分。
[0037]图像信号处理单元由图像信号处理芯片I及外围电路构成，通过编程实现对枪机、球机图像的处理、分析和枪球机的管理，是本系统的核心部件。枪机摄像机模组2主要是枪型摄像机，获得监控范围整体高清图像，经第一 TVP7002数模转换电路3将模拟信号转换为数字信号供图像信号处理芯片I处理，为了方便调整枪机摄像机模组2监控区域，图像信号处理芯片I按照要求通过第一 RS485电路5实现对枪机云台4的控制，实现监控视野的调整。
[0038]球机摄像机模组6主要是球型摄像机，图像信号处理芯片I对枪型摄像机图像中的活动目标或具有一定特征的目标进行分析，获得其坐标值，根据该坐标值通过第二 RS485电路9指示球机云台8转动，使球型摄像机对准活动目标并进行放大，放大后的目标高清图像经第二 TVP7002模数转换模块7将模拟信号转换为数字信号供图像信号处理芯片I进一步分析处理，并对目标信息进行记录。RS485电路实现信号模式和电平转换。
[0039]图像信号处理芯片I外围可连接USB接口 10，RJ45网络接口 11，Wifi/4G接口 12和SD卡插座13。USB接口 10用于连接移动存储介质或加密硬件电路；RJ45网络接口 11实现与网络连接；Wifi/4G接口 12实现通过无线方式连接网络；SD卡插座13用于安装SD卡，实现数据存储。
[0040]集成多摄像头智能跟踪预警系内部温度检测电路16和温度控制电路15均由MSP430单片机14管理，实现对系统内部温度的控制，当温度高于设定值时温度控制电路15打开风扇降温，当温度过低结霜时，打开加热电路加热。MSP430单片机14还与红外补光电路18实现夜间或光照强度低的环境进行补光，提高监控图像的清晰度。
[0041]图像信号处理芯片I可以是ti达芬奇系列芯片，如ti 365、ti6x、ti8x等,这种芯片包含arm核、dsp核、编解码核等。
[0042]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
[0043]在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0044]尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统，其特征在于它包括: 枪机摄像机模组(2)，用于获取图像信息并通过第一 TVP7002数模转换电路(3)转换后传送至图像信号处理单元处理； 球机摄像机模组￠)，用于获取图像信息并通过第二 TVP7002数模转换电路(7)转换后传送至图像信号处理单元处理； 图像信号处理单元，用于采用优化的GMM算法，完成对图像信息的处理，对固定不变的背景信息和重复的信息进行过滤，以及通过第一 RS485电路(5)控制枪机云台(4)和枪机摄像机模组(2)对整体监控区域图像范围的远程调整，通过第二 RS485电路(9)控制球机云台(8)和球机摄像机模组(6)对重要活动目标进行跟踪放大识别以及图像记录； 温度控制电路(15)，用于对图像信号处理单元的温度控制； 温度检测电路(16)，用于对图像信号处理单元的温度检测； 电源管理单元(17)，用于对图像信号处理单元的电源管理； 红外补光电路(18)，用于夜间或光照强度低的环境进行补光的控制； MSP430单片机(14)，用于对温度控制电路(15)、温度检测电路(16)、电源管理单元(17)和红外补光电路(18)的管理。
2.根据权利要求1所述的集成多摄像头实时联动智能跟踪预警系统，其特征在于所述图像信号处理单元包括图像信号处理芯片(I)，以及与该图像信号处理芯片(I)连接的USB接口 (10)、RJ45 网络接口(ll)、Wifi/4G 接口(12)、SD 卡插座(13)。
【文档编号】H04N7/18GK104270620SQ201410582691
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】邹钢, 蒋涛 申请人:成都新舟锐视科技有限公司