本发明涉及视频图像获取及处理技术领域，具体涉及一种视频图像获取和处理系统及其方法。
背景技术：
相关技术中的视频监控系统主要包括网络视频服务器、数据库服务器和通过网络与该服务器相连的摄像头等。该系统通常设备的尺寸较大、网络拓扑结构复杂、成本较高以及在某些恶劣或特殊的应用环境难于部署。同时，传统的视频监控系统主要提供视频或图像的采集和传输功能，无法提供图像分析和智能预警等功能。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种视频图像获取和处理系统及其方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供了一种视频图像获取和处理系统，该系统包括：
图像处理中心、图像获取平台和智能终端，所述的图像获取平台、智能终端通信连接所述图像处理中心；
所述图像获取平台包括视频监控装置和无线传感器网络，所述的视频监控装置负责采集所监控区域内的视频图像信息，通过图像压缩算法对原始视频图像信息进行压缩使其适应无线传感器网络的传输；
所述无线传感器网络包括一个汇聚节点和多个设置于预设的视频收集区域中的传感器节点，每个传感器节点连接一个视频监控装置以采集对应压缩后的视频图像信息；所述无线传感器网络还包括多个簇头，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，所述簇头负责收集簇内各传感器节点采集的视频图像信息并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各视频图像信息并传送至所述图像处理中心；
所述图像处理中心对接收的视频图像信息进行对应解压处理，以及对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息；
所述图像处理中心还用于将生成的预警信息发送至预先确定的智能终端。
在一种实施方式中，对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息，可以为：若存在一图像在频域的变化值超过预设的变化值阈值，则生成预警信息，所述预警信息可包含该图像，和/或者与该图像对应的传感器节点标识。在另一种实施方式中，本发明还可以通过提取视频图像信息中的其他特征，根据特征的比对结果判定是否需要生成预警信息。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理中心还用于将所接收的视频图像信息进行存储。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理中心包括数据库服务器、数据分析服务器和通信服务器，所述数据库服务器主要负责将从图像获取平台处接收的视频图像信息存储到内设的数据库中，所述数据分析服务器主要负责对存储的视频图像信息的分析及预警；所述通信服务器为所述图像获取平台和智能终端提供相应的接入接口，以及通过调用所存储的视频图像信息，为智能终端提供查询、删除、标记、导入导出功能。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述数据库包括第一数据库和第二数据库，所述第一数据库用于存储预警信息所对应的视频图像信息，所述第二数据库用于存储未被预警的视频图像信息。本实施例通过将不同类型的视频图像信息进行分区存储，便于使用者通过智能终端访问对应的数据。
本发明第二方面提供了一种视频图像获取和处理方法，该方法依托于上述的视频图像获取和处理系统中，该方法包括：
图像处理中心接收图像获取平台发送的视频图像信息，其中所述图像获取平台包括视频监控装置和无线传感器网络，所述的视频监控装置负责采集所监控区域内的视频图像信息，通过图像压缩算法对原始视频图像信息进行压缩使其适应无线传感器网络的传输；所述无线传感器网络包括一个汇聚节点和多个设置于预设的视频收集区域中的传感器节点，每个传感器节点连接一个视频监控装置以采集对应压缩后的视频图像信息；所述无线传感器网络还包括多个簇头，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，所述簇头负责收集簇内各传感器节点采集的视频图像信息并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各视频图像信息并传送至所述图像处理中心；
所述图像处理中心对接收的视频图像信息进行对应解压处理，对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息；
在生成有预警信息时，所述图像处理中心将所述预警信息发送至预先确定的智能终端。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，所述对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息，包括：
对同一传感器节点的先后视频图像信息的频域信息进行比对，若存在一图像在频域的变化值超过预设的变化值阈值，则生成预警信息，所述预警信息包括该图像，和/或者与该图像对应的传感器节点标识。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理中心设有数据库，所述数据库包括第一数据库和第二数据库，该方法还包括：所述图像处理中心将预警信息所对应的视频图像信息存储值所述第一数据库，将未被预警的视频图像信息存储至所述第二数据库。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，该方法还包括：
所述图像处理中心接收所述预先确定的智能终端的加密指令，所述加密指令包括传感器节点标识；
所述图像处理中心采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的传感器节点标识对应的视频图像信息进行加密。
本实施例通过对用户指定的视频图像信息进行加密，有利于防止重要的视频图像信息的泄露，保护用户的隐私，极大地提高了视频图像信息的安全性。
本发明的有益效果为：克服了传统布线视频监控系统和网络摄像头成本高、系统部署困难和安装维护难度较大的缺点，通过图像处理中心和图像获取平台的接入整合，实现了视频图像信息的获取、处理一体化，并在视频图像信息出现异常时能够及时预警，大大提高了系统的预警性能。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的一种视频图像获取和处理系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的一种视频图像获取和处理方法的流程示意图。
附图标记：
图像处理中心1、图像获取平台2、智能终端3。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明第一方面实施例提供了一种视频图像获取和处理系统，该系统包括：
图像处理中心1、图像获取平台2和智能终端3，所述的图像获取平台2、智能终端3通信连接所述图像处理中心1；
所述图像获取平台2包括视频监控装置和无线传感器网络，所述的视频监控装置负责采集所监控区域内的视频图像信息，通过图像压缩算法对原始视频图像信息进行压缩使其适应无线传感器网络的传输；
所述无线传感器网络包括一个汇聚节点和多个设置于预设的视频收集区域中的传感器节点，每个传感器节点连接一个视频监控装置以采集对应压缩后的视频图像信息；所述无线传感器网络还包括多个簇头，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，所述簇头负责收集簇内各传感器节点采集的视频图像信息并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各视频图像信息并传送至所述图像处理中心1；
所述图像处理中心1对接收的视频图像信息进行对应解压处理，以及对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息；
所述图像处理中心1还用于将生成的预警信息发送至预先确定的智能终端3。
在一种实施方式中，对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息，可以为：若存在一图像在频域的变化值超过预设的变化值阈值，则生成预警信息，所述预警信息可包含该图像，和/或者与该图像对应的传感器节点标识。在另一种实施方式中，本发明还可以通过提取视频图像信息中的其他特征，根据特征的比对结果判定是否需要生成预警信息。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理中心1还用于将所接收的视频图像信息进行存储。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理中心1包括数据库服务器、数据分析服务器和通信服务器，所述数据库服务器主要负责将从图像获取平台2处接收的视频图像信息存储到内设的数据库中，所述数据分析服务器主要负责对存储的视频图像信息的分析及预警；所述通信服务器为所述图像获取平台2和智能终端3提供相应的接入接口，以及通过调用所存储的视频图像信息，为智能终端3提供查询、删除、标记、导入导出功能。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述数据库包括第一数据库和第二数据库，所述第一数据库用于存储预警信息所对应的视频图像信息，所述第二数据库用于存储未被预警的视频图像信息。本实施例通过将不同类型的视频图像信息进行分区存储，便于使用者通过智能终端3访问对应的数据。
如图2所示，本发明第二方面实施例提供了一种视频图像获取和处理方法，该方法依托于上述的视频图像获取和处理系统中，该方法包括：
s1图像处理中心1接收图像获取平台2发送的视频图像信息，其中所述图像获取平台2包括视频监控装置和无线传感器网络，所述的视频监控装置负责采集所监控区域内的视频图像信息，通过图像压缩算法对原始视频图像信息进行压缩使其适应无线传感器网络的传输；所述无线传感器网络包括一个汇聚节点和多个设置于预设的视频收集区域中的传感器节点，每个传感器节点连接一个视频监控装置以采集对应压缩后的视频图像信息；所述无线传感器网络还包括多个簇头，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，所述簇头负责收集簇内各传感器节点采集的视频图像信息并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各视频图像信息并传送至所述图像处理中心1。
s2所述图像处理中心1对接收的视频图像信息进行对应解压处理，对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息。
s3在生成有预警信息时，所述图像处理中心1将所述预警信息发送至预先确定的智能终端3。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，所述对同一传感器节点的先后视频图像信息的内容进行比对，判定是否需要生成预警信息，包括：
对同一传感器节点的先后视频图像信息的频域信息进行比对，若存在一图像在频域的变化值超过预设的变化值阈值，则生成预警信息，所述预警信息包括该图像，和/或者与该图像对应的传感器节点标识。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理中心1设有数据库，所述数据库包括第一数据库和第二数据库，该方法还包括：所述图像处理中心1将预警信息所对应的视频图像信息存储值所述第一数据库，将未被预警的视频图像信息存储至所述第二数据库。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，该方法还包括：
所述图像处理中心1接收所述预先确定的智能终端3的加密指令，所述加密指令包括传感器节点标识；
所述图像处理中心1采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的传感器节点标识对应的视频图像信息进行加密。
本实施例通过对用户指定的视频图像信息进行加密，有利于防止重要的视频图像信息的泄露，保护用户的隐私，极大地提高了视频图像信息的安全性。
本发明上述实施例克服了传统布线视频监控系统和网络摄像头成本高、系统部署困难和安装维护难度较大的缺点，通过图像处理中心1和图像获取平台2的接入整合，实现了视频图像信息的获取、处理一体化，并在视频图像信息出现异常时能够及时预警，大大提高了系统的预警性能。
在上述的视频图像获取和处理系统及其方法中，簇头根据自身到汇聚节点的距离确定是否与汇聚节点直接通信：当簇头与汇聚节点的距离未超过簇头的通信距离时，该簇头直接将收集的视频图像信息发送至所述汇聚节点，当簇头与汇聚节点的距离超过簇头的通信距离时，该簇头在相对于其距离汇聚节点更近的簇头中选择最近的作为下一跳，将收集的视频图像信息发送至该下一跳，以由下一跳转发该视频图像信息，直至该视频图像信息传送至汇聚节点。
在一种能够实现的方式中，簇内的传感器节点分为第一通信节点和第二通信节点两种类型，在视频图像信息传输过程中，所述第二通信节点在所在簇内选择最近的第一通信节点作下一跳节点，将所采集的视频图像信息发送至该下一跳节点，以由该下一跳节点转发该视频图像信息至对应的簇头；所述第一通信节点将所采集和接收的视频图像信息直接发送至对应的簇头；
其中，由簇头对其簇内的传感器节点的类型进行划分，具体为：
(1)所述簇头向各传感器节点广播hello消息并启动计时器，各传感器节点收到所述hello消息后，计算自身的通信权值，若该通信权值大于0，则向该簇头发送反馈消息：
式中，ta为传感器节点a的通信权值，d(a,i)为传感器节点a到其簇头i的距离，sa为传感器节点a的最大通信距离，d(a,j)为传感器节点a到其所在簇内的第j个传感器节点的距离，li为簇头i对应簇包含的传感器节点数量，f[d(a,i)-sa]为判断取值函数，当d(a,i)-sa≥0时，f[d(a,i)-sa]＝0，当d(a,i)-sa<0时，f[d(a,i)-sa]＝1，
(2)所述反馈信息包括传感器节点的通信权值，所述簇头将没有发送反馈信息或者通信权值为1的所有传感器节点划分为第二通信节点；所述簇头将通信权值为2的所有传感器节点划分为第一通信节点，并向各传感器节点广播划分信息。
簇内传感器节点的能量平衡将提高无线传感器网络的稳定性，从而有助于延长无线传感器网络的生命周期。基于此，本实施例通过将传感器节点区分为第一通信节点和第二通信节点两种类型，提高了传感器节点与簇头之间路由的灵活性。本实施例进一步提出了类型划分的衡量标准，即通信权值。本实施例中，簇头将通信权值为2的所有传感器节点划分为第一通信节点，能够保障所选择的第一通信节点与簇头直接通信的可靠性，尽可能地避免非必要的视频图像信息的多跳传输；簇头将没有发送反馈信息或者通信权值为1的所有传感器节点划分为第二通信节点，有利于节省与簇头相距较远的传感器节点在发送视频图像信息方面的能耗，进一步平衡簇内各传感器节点的能量。
在一种能够实现的方式中，簇头将通信权值为1的所有传感器节点归为第一通信候选节点，建立第一通信候选节点集；每隔一个预设的周期δt0，簇头获取簇内传感器节点的能量信息，根据该能量信息计算第一通信节点当前剩余能量平均值pavg1，以及非第一通信节点的当前剩余能量平均值pavg2，若
其中，所述簇头根据能量信息确定更新节点数目k，包括：
(1)计算第一通信节点的当前剩余能量的总值ptotal1，以及非第一通信节点当前剩余能量的总值ptotal2，为使得第一通信节点的当前剩余能量与剩余传感器节点即非第一通信节点的当前剩余能量能够尽量平衡，所述k应该尽量满足：
ptotal1+pavg1×k≈ptotal2-pavg2×k
即
(2)设当前的第一通信候选节点集中包含的第一通信候选节点的数量为φ，若k≥φ，则取k＝φ，否则，取
其中，当所有第一通信候选节点皆转换为第一通信节点时，所述簇头停止上述节点通信模式转换操作。
本实施例在第一通信节点的能量均值低于非第一通信节点的能量均值一定比例时，将一定数量的第一通信候选节点更新为第一通信节点，以分担当前第一通信节点的负载，从而进一步平衡簇内各传感器节点的能量，有利于延长无线传感器网络的生命周期；本实施例进一步提出了需更新的第一通信候选节点数目k的取值机制，根据该取值机制确定k值，能够使得第一通信节点的当前剩余能量与剩余传感器节点的当前剩余能量趋于平衡，从而更为有效地平衡簇内传感器节点的能量。
在一个实施例中，簇头在其第一通信候选节点集内选择k个第一通信候选节点作为新的第一通信节点，具体执行：
(1)若k≥φ，簇头直接将第一通信候选节点集内的所有第一通信候选节点作为新的第一通信节点；
(2)若k<φ，所述簇头计算第一通信候选节点集内各第一通信候选节点的能量差值，按照能量差值由小到大的顺序排列，选择前k个第一通信候选节点作为新的第一通信节点，所述能量差值的计算公式为：
式中，wp(z)表示第一通信候选节点z的能量差值，pl为所述能量信息中所述第一通信候选节点z的当前剩余能量。
本实施例制定了能量差值的衡量指标，根据该能量差值由小到大的顺序对各第一通信候选节点进行排序，并在选择第一通信候选节点时，选择排序在前k个的第一通信候选节点作为新的第一通信节点，使得新增加的第一通信节点的能量尽量与现有的第一通信节点的能量平衡。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能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模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统和终端的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理系统、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储系统、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。