图像收集和处理系统及其方法与流程

本发明涉及视频图像获取及处理技术领域，具体涉及图像收集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，本发明提供图像收集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图像收集和处理系统，该系统包括：

图像处理装置、图像收集装置和智能终端，所述的图像收集装置、智能终端通信连接所述图像处理装置；

所述图像收集装置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；各传感器节点采集的视频图像信息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装置；

所述图像处理装置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；

所述图像处理装置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。

在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理装置还用于将所接收的视频图像信息进行存储。

在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理装置包括数据库服务器、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收集装置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收集装置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。

在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图像收集和处理方法，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：

图像处理装置接收图像收集装置发送的视频图像信息，其中所述图像收集装置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；各传感器节点采集的视频图像信息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装置；

所述图像处理装置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，所述图像处理装置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，所述图像处理装置设有数据库，所述数据库包括第一数据库和第二数据库，该方法还包括：所述图像处理装置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：

所述图像处理装置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；

所述图像处理装置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，通过图像处理装置和图像收集装置的接入整合，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图像收集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图像收集和处理方法的流程示意图。

附图标记：

图像处理装置1、图像收集装置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图像收集和处理系统，该系统包括：

图像处理装置1、图像收集装置2和智能终端3，所述的图像收集装置2、智能终端3通信连接所述图像处理装置1；

所述图像收集装置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；各传感器节点采集的视频图像信息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装置1；

所述图像处理装置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；

所述图像处理装置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。

在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理装置1还用于将所接收的视频图像信息进行存储。

在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述图像处理装置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收集装置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收集装置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。

在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图像收集和处理方法，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图像处理装置1接收图像收集装置2发送的视频图像信息，其中所述图像收集装置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；各传感器节点采集的视频图像信息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装置1。

s2所述图像处理装置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，所述图像处理装置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，所述图像处理装置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：所述图像处理装置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：

所述图像处理装置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；

所述图像处理装置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，通过图像处理装置1和图像收集装置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，各传感器节点根据自己的通信级别将采集的视频图像信息发送至所述汇聚节点，包括：

一级传感器节点采用直接通信模式，二级传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接通信模式或者间接通信模式，三级传感器节点采用间接通信模式；

其中，所述直接通信模式为：传感器节点直接将已获取的视频图像信息发送至所述汇聚节点；所述间接通信模式为：传感器节点在其通信范围内的传感器节点中选择一个传感器节点作为下一跳节点，将已获取的视频图像信息发送至该下一跳节点，以由下一跳节点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；

其中，每个传感器节点能调节的通信距离范围皆为[smin,smax]，传感器节点的通信级别由汇聚节点确定，具体为：

(1)网络初始化时，所述汇聚节点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，计算自己的通信优势值，并向所述汇聚节点发送反馈消息，所述反馈消息包括传感器节点标识、所述通信优势值以及位置信息：

式中，hy为传感器节点y的通信优势值，ny为位于传感器节点y通信范围内的传感器节点数量，为位于传感器节点y通信范围内与传感器节点y距离小于的传感器节点数量；

(2)预先设定的第一直接通信距离阈值zτ1、第二直接通信距离阈值zτ2，smax>zτ2>zτ1，所述汇聚节点根据各传感器节点的位置信息和通信优势值分配传感器节点的通信级别，并向各传感器节点广播分配信息：若传感器节点到汇聚节点的距离不大于zτ1，或者传感器节点到汇聚节点的距离在[zτ1,zτ2]内且通信优势值大于1/2，则分配该传感器节点的通信级别为一级；若传感器节点到汇聚节点的距离在[zτ1,zτ2]内且通信优势值不大于1/2，则分配该传感器节点的通信级别为二级；若传感器节点到汇聚节点的距离大于zτ2，则分配该传感器节点的通信级别为三级。

本实施例中，各传感器节点根据自己的通信级别将采集的视频图像信息发送至所述汇聚节点，其中所述通信级别由所述汇聚节点根据传感器节点的通信优势值和位置信息进行确定。本实施例创造性地提出了通信优势值的新指标，该指标由各传感器节点分别自行计算并反馈至汇聚节点，有利于平衡各传感器节点的计算负载，提高为各传感器节点分配通信级别的效率；通过设置通信级别，有利于提高传感器节点路由的灵活性，为传感器节点确定合适的路由方式，节省与汇聚节点相距较远的传感器节点在发送视频图像信息方面的能耗。

在一个实施例中，所述二级传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接通信模式或者间接通信模式，具体为：设二级传感器节点ε与距离最近的传感器节点的距离为zminε，二级传感器节点到汇聚节点的距离为zoε，若zminε-zoε≥0，所述二级传感器节点ε始终选择直接通信模式；若zminε-zoε<0，所述二级传感器节点ε计算自己的通信距离阈值stε，若stε≥zoε，则所述二级传感器节点ε选择直接通信模式；若stε<zoε，则所述二级传感器节点ε选择间接通信模式，并以距离最近的传感器节点作为下一跳节点；

其中，通信距离阈值stε按照下列公式计算：

式中，e0ε为二级传感器节点ε的初始能量，eε为二级传感器节点ε的当前剩余能量。

本实施例中，二级传感器节点能够根据自身的当前剩余能量调节自己的通信模式，提高了二级传感器节点路由的灵活性。其中，本实施例创新性地根据能量因素设计了通信距离阈值的衡量指标，并根据通信距离阈值与到汇聚节点的距离二者的比较结果，确定二级传感器节点的通信模式，有利于在保障二级传感器节点在发送视频图像信息方面的可靠度的前提下，较优化地节省二级传感器节点的能量，延缓二级传感器节点的能量消耗，从而延长二级传感器节点的工作周期，进一步在整体上延长无线传感器网络的寿命。

在一个实施例中，三级传感器节点选择下一跳节点时，具体执行：

(1)三级传感器节点获取其通信范围内相对于其距离汇聚节点更近的传感器节点作为备选节点，构建备选节点集；

(2)初始时，三级传感器节点确定选择距离为smax，并在备选节点集中选择与其距离最接近smax的备选节点作为下一跳节点；

(3)每隔一个预设的周期δt，三级传感器节点按照下列公式更新选择距离，并重新选择与其距离最接近当前更新的选择距离的备选节点作为下一跳节点：

式中，sb为当前更新的三级传感器节点b的选择距离，eb为三级传感器节点b的当前剩余能量，e0b为三级传感器节点b的初始能量。

其中，当更新的次数达到预设的次数阈值，或者更新的选择距离小于smin时，所述三级传感器节点停止下一跳节点的更新。

本实施例提出了三级传感器节点选择下一跳节点的具体机制，其中提出了选择距离的选择指标。本实施例根据三级传感器节点自身的能量确定选择距离，并选择与其距离最接近当前更新的选择距离的备选节点作为下一跳节点，有利于在保障视频图像信息的可靠转发的前提下，尽可能地减少转发视频图像信息的下一跳节点数量，从而有利于提高转发视频图像信息的效率。

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。