一种基于红外热像仪的微型目标物移动侦测装置及方法与流程

本发明涉及红外热像成像技术领域，特别涉及一种基于红外热像仪及微型目标物移动侦测装置及方法。

背景技术：

随着近年来智能视频监控系统的不断发展，人们对于智能视频监控系统的功能需求也不断地升级，对其的准确度要求也更加苛刻，而移动侦测功能作为智能视频监控系统的核心功能之一，人们对其方法的研究也从未间断，移动侦测的方法不断的发展。

目前常见的移动侦测方法大致分为三种：

1、背景减除法是目前运动检测中最常用的一种方法，它是用当前图像与背景图像的差分来检测出运动区域的一种技术。它一般能够提供最完全的特征数据，但对于动态场景的变化，如光照和外来无关事件的干扰等特别敏感。最简单的背景模型是时间平均图像，大部分的研究人员目前都致力于开发不同的背景模型，以期减少动态场景变化对于运动分割的影响。

2、时间差分法又称相邻帧差，是在连续的图像序列中两个或三个相邻帧间采用基于像素的时间差分并且阈值化来提取出图像中的运动区域。时间差分运动检测方法对于动态环境具有较强的自适应性，但一般不能完全提取出所有相关的运动目标变化。

3、光流法，基于光流方法的运动检测采用了运动目标随时间变化的光流特性，通过计算位移向量光流场来初始化基于轮廓的跟踪算法，从而有效的提取和跟踪运动目标。该方法的优点是在摄像机运动存在的前提下也能检测出独立的运动目标。然而，大多数的光流计算方法相当复杂，且抗噪性能差，如果没有特别的硬件装置则不能被应用于全帧视频流的实时处理。

以上三种方法基本都是基于高清摄像机来做，通过高清图形的yuv数据的分析和算法处理来进行运算，从而实现对移动目标物的侦测和定位，但是这三种方法都存在一定的问题，他们都是基于可见光来做，所以侦测的场景需要光照，而且设备远离侦测场景距离不能过远，而且微小的变动都会造成大量的误报，并且对于目标物的取证有一定的难度。

技术实现要素：

本发明提出一种当侦测场景与设备距离中远距离，或者目标物在红外的视场角的版面范围内所占的像素点数量较少时，能够完整的侦测出该移动目标物的移动轨迹和过程，且能够大大降低误报率的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于红外热像仪的微型目标物移动侦测方法，包括用于获取红外视频流的红外热像仪；用于获取高清视频流的高清摄像机，用于获取目标距离信息的测距装置，以及包含arm芯片或fpga芯片的用于根据算法进行处理的芯片模块；用于支撑红外热像仪和高清摄像机并保证两者同轴的多个云台，用于信息处理的服务器端，及内置电子地图的客户端，所述服务器端包括流媒体服务器；其侦测方法包括如下步骤：

s1：根据用户指令各载有红外热像仪及高清摄像机的各云台运行至预置位；

s2：所述芯片模块根据预置位信息确定布防区域的类型，及每一布防区域对应的参数信息，所述参数信息包括算法类型、告警灵敏度，及触发告警的面积矢量范围；

s3：根据用户指令通过所述红外热像仪对每一布防区域进行扫描，并获取每一预置位的每一帧红外视频流数据传送至所述芯片模块；

s4：所述芯片模块将每一帧所述红外视频流数据先与预设的数据库中与该预置位对应的布防坐标集比对，提取出与该布防坐标集对应的布防数据集；将每一帧所述布防数据集与其前两帧的布防数据集根据设定的算法进行计算；当计算分块处理后的像素点处于所述设定触发告警的面积矢量范围内时，判定为有移动物体触发告警，将触发告警的坐标信息实时的发送至服务器端；

s5：客户端通过服务器端获取坐标信息，并根据坐标信息在视频流上对告警的物体进行实时的框定，并将触发告警的物体的中心点连接起来，形成一条告警的物体的运动轨迹。

本发明提供的一种基于红外热像仪的微型目标物移动侦测方法，通过前端红外热像仪快速不断获取红外视频流，big将这些数据通过数据接口传送给芯片模块，再通过服务器端将红外视频流及高清摄像机的高清视频流转发给客户端，用户再根据自身需要，通过客户端在红外视频流上划分出移动侦测的高京区域并设置好各个告警区域的触发告警的阈值，客户端将这些区域以及对应的参数反馈给芯片模块，芯片模块根据再根据红外视频流进行计算，最终判断是否触发告警，其采用红外检侦测方式，当侦测场景与设备距离中远距离，或者目标物在红外的视场角的版面范围内所占的像素点数量较少时，能够完整的侦测出该移动目标物的移动轨迹和过程，且能够大大降低误报率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于红外热像仪的微型目标物移动侦测方法的流程图；

图2为本发明版面像素点放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对一种可旋转的趣味积木套装本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

优选的，一种基于红外热像仪的微型目标物移动侦测方法，包括用于获取红外视频流的红外热像仪；用于获取高清视频流的高清摄像机，用于获取目标距离信息的测距装置，以及包含arm芯片或fpga芯片的用于根据算法进行处理的芯片模块；用于支撑红外热像仪和高清摄像机并保证两者同轴的多个云台，用于信息处理的服务器端，及内置电子地图的客户端，所述服务器端包括流媒体服务器；其侦测方法包括如下步骤：

s1：根据用户指令各载有红外热像仪及高清摄像机的各云台运行至预置位；

s2：所述芯片模块根据预置位信息确定布防区域的类型，及每一布防区域对应的参数信息，所述参数信息包括算法类型、告警灵敏度，及触发告警的面积矢量范围；

s3：根据用户指令通过所述红外热像仪对每一布防区域进行扫描，并获取每一预置位的每一帧红外视频流数据传送至所述芯片模块；

s4：所述芯片模块将每一帧所述红外视频流数据先与预设的数据库中与该预置位对应的布防坐标集比对，提取出与该布防坐标集对应的布防数据集；将每一帧所述布防数据集与其前两帧的布防数据集根据设定的算法进行计算；当计算分块处理后的像素点处于所述设定触发告警的面积矢量范围内时，判定为有移动物体触发告警，将触发告警的坐标信息实时的发送至服务器端；

s5：客户端通过服务器端获取坐标信息，并根据坐标信息在视频流上对告警的物体进行实时的框定，并将触发告警的物体的中心点连接起来，形成一条告警的物体的运动轨迹。

优选的，在执行步骤s1前，还包括步骤s0，确定设备的预置位信息，其具体步骤包括：

转动设备到需要进行布防移动侦测的场景设置预置位，并在红外视频流上划分出布防区域，和对应区域的参数阈值；每设置一个预置位分配一个预置位号；其中预置位水平角度和预置位俯仰角度确定一个预置位，每一布防区域在一个预置位上最多设置五个，若数量未达到五个时，则没有数据的坐标默认为空；

客户端将每个预置位信息，该预置位的布防区域信息以及布防区域对应的参数阈值封装为结构体数据，并将这些结构体数据以报文的形式通过服务器端发送至芯片模块；芯片模块将结构体数据存入数据库中。

其中发送的结构体数据的定义如下：

优选的，请参见图2，根据红外图像的版面分辨率的大小，芯片模块将通过算法与红外图像像素点一一对应的原始裸数据建立直角坐标系，如红外热像仪的图像分辨率发为640*480，则建立一个水平方向有640个单位，垂直方向有480个单位的直角坐标系。在本实施例中所提出的裸数据是指红外热像仪所采集的数据，未经过处理的原始数据。

优选的，在执行步骤s2时，其具体的操作流程如下：

所述芯片模块根据预置位信息及布防区域信息，确定每一个预置位的布防区域的类型和数量；

针对每一种布防区域的类型，通过几何算法找出每个布防区域内部的像素点的所有位置坐标，并按照预置位号封装为预置位布防坐标集，分类存入数据中；其中每一块保存的布防区域坐标都与与其对应的参数设置，参数设置包括算法选择类型、告警灵敏度及触发告警的面积矢量范围。

优选的，在执行步骤s4中，将每一帧所述布防数据集与其前两帧的布防数据集根据设定的算法进行计算时，其具体的操作流程如下：若算法类型为比对发，则芯片模块获取到布防区域数据集的集合，将该集合内的坐标数据与前面一帧布防数据集里对应的坐标像素点的裸数据值进行比较，找出该像素点的裸数据变化的差值是否超过设定的灵敏度的点，若超过则对超过灵敏度的像素点进行分块处理，若分块后的像素点数量处于设定的面积矢量范围，则判断有移动物体进入布防区域触发告警；告警的物体在该版面内表现为差值发生超限且像素点处于面积矢量范围内的像素点组成的像素块；

若选择的算法类型为差值法，则芯片模块在获取到布防数据集的集合，计算出该布防区域的所有像素点的数据值的平均值b1，再将此平均值b1与前一帧数据对应坐标集的像素点的平均值a1进行比较，若两个平均值的差值的绝对值(|a1-b1|)超过设定的灵敏度，则对该布防区域数据集的每个数据分别减去该帧的布防区域数据集的数据值的平均值b1，把其中的减后差值的绝对值高于灵敏度的像素点记录下来，再进行分块处理，若分块后的像素点处于设定的面积矢量范围内，则判断有移动物体进入布防区域触发告警；告警的物体在该版面内表现为均差值发生超限且像素点处于面积矢量范围内的像素点组成的像素点块。

优选的，在执行步骤s4时，芯片模块从红外热像仪中不断取出该预置位的原始裸数据并通过算法进行分析比对，获取原始裸数据的速度保证每秒十五帧以上；当有告警触发时，芯片模块将触发告警的坐标信息实时通过服务端发送给客户端。

优选的，在执行步骤s5时，其具体步骤包括：

根据红外摄像仪及高清摄像机安装的初始位置的经纬度，在电子地图上添加一固定经纬度的设备站点，同时设置该初始位置对应的方向，初始位置即水平角为0度，俯仰角度为90度，其一般默认安装时出示位置为对正北方向；

根据当前告警的物体的坐标信息获取角度信息，测距装置转至该角度进行测距获取到距离并传送至客户端；当发生告警时，通过侦测设备可以获得告警的物体在红外视场角版面上的坐标信息，因为红外镜头视场角是一定的，因此单位视场角度内对应的像素点的数量也是的一定的，因此根据视场角版面上的坐标和当前设备云台角度，即可求出告警的物体当前的角度。例如当红外视场角为38度*27度，红外图像的分辨率为384*288，当前告警的物体的中心点坐标为(x，y)，设备云台当前角度为水平h度，俯仰p度，假设此时告警的物体的角度为水平m，俯仰n，则：

m＝h+(x-(384/2)/(384/38))；

n＝p+(y-(288/2)/(288/27))。

客户端电子地图上根据角度信息及距离标定出移动物体的位置，并将触发告警的物体的中心点连接起来，在电子地图上形成一条告警的物体的运动轨迹。由于前端的侦测设备不断的在进行实施的侦测，因此坐标信息将实施的更新，即可在电子地图上实时标定出移动目标物的位置运动轨迹，其中触发告警物体的中心点为一个大概的区间点即可。

优选的，本发明提供的基于红外热像仪的微型目标物的移动侦测方法，适用于多种场景的需求，其中一个典型的场景就是对高空坠落的物体的侦测。由于目标物从高空坠落的速度较快，因此通常还需要用固定角度的载具来监测固定的场景。

与前述方向相同，用户可以在监测场景上划分出异物坠落的侦测布防区域，然后客户端将布防区域的坐标信息发送至侦测设备，侦测设备根据几何算法可以算出布防区域的像素点坐标集合。

前端侦测设备连续不断的获取红外热像仪的原始裸数据，然后将没两帧布防区域的像素点坐标集对应的数据与前面两帧数据对应的数据按照对比法进行运算。由于异物坠落的目标物都是从上往下移动，所以针对异物坠落的算法，对比时均与前面两帧对比，根据目标物中心点在红外视场角版面内的纵轴左边是否增大，进而确定目标物是高空坠落物体，从而触发异物坠落告警。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。