專利名稱：具備保護(hù)固定目標(biāo)功能的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備，具體來說是指一種具備固定目標(biāo)
保護(hù)功能的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(Smart IP Camera)。
背景技術(shù)：
隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越多得出現(xiàn)在了機(jī)場、地鐵、廣場和超市等許 多公共場所中，其應(yīng)用規(guī)模也正呈現(xiàn)爆炸性的發(fā)展。在這樣的發(fā)展趨勢下， 視頻監(jiān)控內(nèi)容由目視解釋轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)解釋即實(shí)現(xiàn)智能視頻監(jiān)控是視頻監(jiān) 控系統(tǒng)發(fā)展必然趨勢。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是目前廣泛使用、廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能視覺分析的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)即智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，是實(shí)現(xiàn)智能視 頻監(jiān)控系統(tǒng)重要組成部分。
現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)， 一般只具備數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控能力，即能 夠?qū)崿F(xiàn)視頻數(shù)字化壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸。但目前監(jiān)控系統(tǒng)越來越需要具備智能 化能力，即能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)完成一些需要人工目視解釋的監(jiān)控功能，比如固 定目標(biāo)保護(hù)功能。目前多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用了 MCU+DSP的解決方案，音頻、 視頻的壓縮解壓需通過專用的ASIC芯片完成的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、擴(kuò) 展性差，很難在這個(gè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能視覺分析功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用單芯片實(shí)現(xiàn)具備固定目標(biāo)保護(hù)功能的智能網(wǎng) 絡(luò)攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單、可維護(hù)性好、成本低、可擴(kuò)展性強(qiáng)。該智能網(wǎng)絡(luò)攝 像機(jī)除具備一般網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能之外還具備固定 目標(biāo)保護(hù)功能，能對(duì)用戶設(shè)定的固定目標(biāo)(比如停止的車輛、墻上的畫、 停放的貨物等)進(jìn)行移動(dòng)、盜竊報(bào)警功能。
一種具備固定目標(biāo)保護(hù)功能的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，以單片DSP處理器為 核心，外接視頻輸入輸出接口、音頻輸入輸出接口、視頻模數(shù)(AD) /數(shù) 模(M)轉(zhuǎn)換器、音頻模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，所述 的DSP處理器帶有視覺分析軟件，用戶設(shè)定保護(hù)目標(biāo)，由視頻輸入設(shè)備采 集目標(biāo)圖像，視覺分析軟件分析監(jiān)控目標(biāo)圖像的背景信息，當(dāng)目標(biāo)圖像全
部被遮擋、遮擋恢復(fù)時(shí)圖像發(fā)生改變、目標(biāo)發(fā)生移動(dòng)等情況時(shí)，通過音視 頻輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊輸出報(bào)警信息。
所述的視覺分析軟件的分析處理過程包括以下步驟
歩驟Al,學(xué)習(xí)記錄保護(hù)目標(biāo)的圖像，用于記錄保護(hù)目標(biāo)區(qū)域的背景圖 像，排除臨時(shí)遮擋目標(biāo)的圖像，通過記錄多幀圖像數(shù)據(jù)的平均值實(shí)現(xiàn)； 步驟A2，采集一次新的一幀圖像，進(jìn)入目標(biāo)保護(hù)計(jì)算；
步驟A3，運(yùn)動(dòng)圖像檢測，通過比較最新5幀圖像，確定圖像運(yùn)動(dòng)的部 分，逐個(gè)像素比較鄰近5幀的灰度最大值和最小值，若兩個(gè)值差超過所設(shè) 定的閾值，則判斷為運(yùn)動(dòng)圖像像素；
步驟A4，運(yùn)動(dòng)圖像標(biāo)定，將步驟A3輸出的結(jié)果，進(jìn)行合并，排查運(yùn) 動(dòng)像素區(qū)域內(nèi)的小塊非運(yùn)動(dòng)像素，和非運(yùn)動(dòng)像素區(qū)域內(nèi)小快運(yùn)動(dòng)像素，得 到連成片的運(yùn)動(dòng)像素塊；
步驟A5，報(bào)警判斷，根據(jù)步驟A4標(biāo)定的結(jié)果，若運(yùn)動(dòng)像素塊占保護(hù)目 標(biāo)區(qū)域面積的80%以上，則認(rèn)為存在目標(biāo)被故意遮擋或者發(fā)生移動(dòng)的可能， 輸出報(bào)警提示信息，步驟A7;
步驟A6，若保護(hù)目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動(dòng)像素面積小于80%,則檢測非運(yùn)動(dòng)區(qū)域， 通過與步驟Al保存的圖像比較，若發(fā)生改變的面積大于所設(shè)的閾值，輸
出報(bào)警信息，步驟A7;若發(fā)生改變的面積小于所設(shè)的閾值；返回步驟A2;
循環(huán)進(jìn)行上述步驟。
所述的DSP處理器采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS。
所述的視頻輸入接口外接視頻輸入設(shè)備，視頻輸入設(shè)備采用攝像機(jī)。 所述的視頻輸出接口外接視頻輸出設(shè)備，視頻輸出設(shè)備采用電視機(jī)、 監(jiān)視器。
所述的音頻輸入接口外接音頻輸入設(shè)備，音頻輸入設(shè)備采用麥克風(fēng)。 所述的音頻輸出接口外接音頻輸出設(shè)備，音頻輸出設(shè)備采用揚(yáng)聲器。 所述的DSP處理器通過以太網(wǎng)控制芯片的MII接口與網(wǎng)絡(luò)交換芯片相 連后接入局域網(wǎng)或公用網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明采用的專門針對(duì)多媒體應(yīng)用而開發(fā)的DSP處理器具備DSP和 MCU復(fù)合功能，能提供強(qiáng)大的編解碼能力和一般微處理器控制能力；另外 DSP處理器內(nèi)部擁有兩個(gè)處理器核心， 一個(gè)處理器核心實(shí)現(xiàn)視音頻編解碼 功能；另一個(gè)處理器核心上使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng) 絡(luò)傳輸和固定目標(biāo)保護(hù)功能；該DSP處理器將編解碼算法、視覺分析算法 以及網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用等功能整合在單一芯片上，特別適合智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)這 種編解碼能力和視頻分析能力要求比較高的應(yīng)用。
同現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相比，本發(fā)明采用單片DSP處理器視頻數(shù)字化壓 縮和智能視覺分析，結(jié)構(gòu)大為簡化，成本大為降低，可擴(kuò)展性增強(qiáng)。系統(tǒng) 內(nèi)置揚(yáng)聲器可直接接入電視輸出方便用戶使用。


圖1為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意其中1-智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，2-電視機(jī)(輸出監(jiān)控圖像)，3-用戶，4-監(jiān)控場景(包括需要保護(hù)的固定目標(biāo))，5-視頻輸入，6-以太網(wǎng)，7-控制上 位機(jī)
圖2為本發(fā)明智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為本發(fā)明視覺分析軟件的工作過程流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一種具備固定目標(biāo)保護(hù)功能的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)，包 括智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)l，以單片DSP處理器為核心，帶有視頻輸入輸出接口、 音頻輸入輸出接口、視頻模數(shù)(AD) /數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換器、音頻模數(shù)/數(shù)模 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，視頻輸入接口外接視頻輸入設(shè)備，視頻 輸入設(shè)備采用攝像機(jī)。視頻輸出接口外接視頻輸出設(shè)備，視頻輸出設(shè)備采 用電視機(jī)、監(jiān)視器。音頻輸入接口外接音頻輸入設(shè)備，音頻輸入設(shè)備采用 麥克風(fēng)。音頻輸出接口外接音頻輸出設(shè)備，音頻輸出設(shè)備采用揚(yáng)聲器。網(wǎng) 絡(luò)通訊模塊接入局域網(wǎng)LAN/以太網(wǎng)WAN4和遠(yuǎn)端通訊。
如圖2所示，DSP處理器通過EBIU總線外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SDRAM、程序 存儲(chǔ)器FLASH和以太網(wǎng)控制器；通過PPI1數(shù)據(jù)總線、工IC總線和兩根PF 口線外接視頻AD轉(zhuǎn)換器；通過PPI2數(shù)據(jù)總線、IIC總線和兩根PF 口線外 接視頻DA轉(zhuǎn)換器；通過SP0RT0和一根PF 口線外接音頻AD/DA轉(zhuǎn)換器相 連；另外DSP處理器還外接有系統(tǒng)復(fù)位模塊和電源控制模塊。
其中，視頻AD轉(zhuǎn)換器的視頻輸入數(shù)據(jù)總線與DSP處理器的PPI1總線 相連，視頻AD轉(zhuǎn)換器的控制線與DSP處理器的PF 口線相連。
音頻AD/DA轉(zhuǎn)換器的SP0RT0 口音頻數(shù)據(jù)總線與DSP處理器相連。
視頻DA轉(zhuǎn)換器的視頻輸出數(shù)據(jù)線與DSP處理器的PPI2總線相連，視 頻DA轉(zhuǎn)換器的控制線與DSP處理器的PF 口線相連。
以太網(wǎng)控制器的數(shù)據(jù)地址總線與DSP處理器的EBIU總線相連，以太 網(wǎng)控制器通過Mil接口與網(wǎng)絡(luò)交換芯片相連。
程序存儲(chǔ)器FLASH和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SDRAM的數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制 線與DSP處理器的EBIU總線相連。
DSP處理器通過以太網(wǎng)控制芯片的Mil接口與網(wǎng)絡(luò)交換芯片相連后接 入局域網(wǎng)或公用網(wǎng)絡(luò)；
本發(fā)明的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用單片DSP BF561處理器作為核心處理 器，其內(nèi)部擁有兩個(gè)處理器核心， 一個(gè)處理器核心實(shí)現(xiàn)視音頻編解碼功能; 另一個(gè)處理器核心上使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT0S，帶有視覺分析軟件，實(shí)現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和固定目標(biāo)保護(hù)功能；該DSP處理器將編解碼算法、 視覺分析算法以及網(wǎng)絡(luò)通訊功能整合在單一芯片上，特別適合智能網(wǎng)絡(luò)攝 像機(jī)這種編解碼能力和視頻分析能力要求比較高的應(yīng)用。
應(yīng)用時(shí)，將智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)l以太網(wǎng)6，視頻輸入接口連接視頻輸入 設(shè)備5，視頻輸出接口連接電視機(jī)/監(jiān)視器2，接通電源，通過控制上位機(jī) 7根據(jù)監(jiān)控場景4進(jìn)行保護(hù)目標(biāo)配置好后即可進(jìn)行智能化的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān) 控。智能網(wǎng)絡(luò)機(jī)攝像機(jī)將編碼后的數(shù)字壓縮視頻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時(shí)本地 可以通過電視機(jī)2將監(jiān)控視頻直接輸出。當(dāng)設(shè)定的固定保護(hù)目標(biāo)發(fā)生大部 分面積遮擋、移動(dòng)或者遮擋恢復(fù)時(shí)發(fā)生改變時(shí)，通過本地視頻輸出2、揚(yáng) 聲器以及網(wǎng)絡(luò)輸出報(bào)警信息。
其中視覺分析軟件的分析工作流程如圖3所示，完成圖像采集初始化 準(zhǔn)備工作之后，學(xué)習(xí)記錄保護(hù)目標(biāo)圖像，步驟A1，用于記錄保護(hù)目標(biāo)區(qū)域 的背景圖像，排除臨時(shí)遮擋目標(biāo)的圖像，可通過記錄多幀圖像數(shù)據(jù)的平均 值來實(shí)現(xiàn)。
在系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，采集一次新的一幀圖像，步驟A2。
進(jìn)行目標(biāo)保護(hù)計(jì)算，首先，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像檢測，步驟A3，通過比較最 新5幀圖像，確定圖像運(yùn)動(dòng)的部分，逐個(gè)像素比較鄰近5幀的灰度最大值 和最小值，如果兩個(gè)值差超過所設(shè)定的閾值，則判斷為運(yùn)動(dòng)圖像像素。
進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像標(biāo)定，步驟A4，將步驟A3輸出的結(jié)果，進(jìn)行合并，排 査掉運(yùn)動(dòng)像素區(qū)域內(nèi)的小塊非運(yùn)動(dòng)像素，和非運(yùn)動(dòng)像素區(qū)域內(nèi)小快運(yùn)動(dòng)像 素，這樣的操作之后得到連成片的運(yùn)動(dòng)像素塊。
報(bào)警判斷，步驟A5，根據(jù)A4標(biāo)定的結(jié)果，如果運(yùn)動(dòng)像素塊占有保護(hù)
目標(biāo)區(qū)域面積的80%以上，則認(rèn)為存在目標(biāo)被故意遮擋或者發(fā)生移動(dòng)的可
能，輸出報(bào)警提示信息，步驟A7。
若保護(hù)目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動(dòng)像素面積小于80%，則檢測非運(yùn)動(dòng)區(qū)域，步驟A6， 通過與步驟Al保存下來的圖像比較，如果發(fā)生改變的面積大于所設(shè)的閾 值，輸出報(bào)警提示信息，步驟A7。如果發(fā)生改變的面積小于所設(shè)的閾值， 返回步驟A2，重復(fù)上述步驟。
權(quán)利要求
1.一種具備固定目標(biāo)保護(hù)功能的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，以單片DSP處理器為核心，帶有視頻輸入輸出接口、音頻輸入輸出接口、視頻模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、音頻模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，其特征在于所述的DSP處理器帶有視覺分析軟件，用戶設(shè)定保護(hù)目標(biāo)，由視頻輸入設(shè)備采集目標(biāo)圖像，視覺分析軟件分析監(jiān)控目標(biāo)圖像的背景信息，當(dāng)目標(biāo)圖像全部被遮擋、遮擋恢復(fù)時(shí)圖像發(fā)生改變、目標(biāo)發(fā)生移動(dòng)等情況時(shí)，通過音視頻輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊輸出報(bào)警信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的視覺 分析軟件的分析處理過程包括以下步驟步驟A1，學(xué)習(xí)記錄保護(hù)目標(biāo)的圖像，用于記錄保護(hù)目標(biāo)區(qū)域的背景圖 像，排除臨時(shí)遮擋目標(biāo)的圖像，通過記錄多幀圖像數(shù)據(jù)的平均值實(shí)現(xiàn)；步驟A2，采集一次新的一幀圖像，進(jìn)入目標(biāo)保護(hù)計(jì)算；步驟A3，運(yùn)動(dòng)圖像檢測，通過比較最新5幀圖像，確定圖像運(yùn)動(dòng)的部 分，逐個(gè)像素比較鄰近5幀的灰度最大值和最小值，若兩個(gè)值差超過所設(shè) 定的閾值，則判斷為運(yùn)動(dòng)圖像像素；步驟A4，運(yùn)動(dòng)圖像標(biāo)定，將步驟A3輸出的結(jié)果，進(jìn)行合并，排查運(yùn) 動(dòng)像素區(qū)域內(nèi)的小塊非運(yùn)動(dòng)像素，和非運(yùn)動(dòng)像素區(qū)域內(nèi)小快運(yùn)動(dòng)像素，得 到連成片的運(yùn)動(dòng)像素塊；步驟A5，報(bào)警判斷,根據(jù)步驟A4標(biāo)定的結(jié)果，若運(yùn)動(dòng)像素塊占保護(hù)目 標(biāo)區(qū)域面積的80%以上，則認(rèn)為存在目標(biāo)被故意遮擋或者發(fā)生移動(dòng)的可能， 輸出報(bào)警提示信息，步驟A7;步驟A6，若保護(hù)目標(biāo)區(qū)域運(yùn)動(dòng)像素面積小于80%，則檢測非運(yùn)動(dòng)區(qū)域， 通過與步驟Al保存的圖像比較，若發(fā)生改變的面積大于所設(shè)的閾值，輸出報(bào)警信息，步驟A7;若發(fā)生改變的面積小于所設(shè)的閾值；返回步驟A2;循環(huán)進(jìn)行上述步驟。
3. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的DSP 處理器采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT0S。
4. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的視頻輸入接口外接視頻輸入設(shè)備，視頻輸入設(shè)備采用攝像機(jī)。
5. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的視頻輸出接口外接視頻輸出設(shè)備，視頻輸出設(shè)備采用電視機(jī)、監(jiān)視器。
6. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的音頻 輸入接口外接音頻輸入設(shè)備，音頻輸入設(shè)備采用麥克風(fēng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的音頻 輸出接口外接音頻輸出設(shè)備，音頻輸出設(shè)備采用揚(yáng)聲器。
8. 如權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其特征在于所述的DSP 處理器通過以太網(wǎng)控制芯片的MII接口與網(wǎng)絡(luò)交換芯片相連后接入局域網(wǎng) 或公用網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具備固定目標(biāo)保護(hù)功能的智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，以單片DSP處理器為核心，帶有視頻輸入輸出接口、音頻輸入輸出接口、視頻模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、音頻模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，所述的DSP處理器帶有視覺分析軟件，用戶設(shè)定保護(hù)目標(biāo)，由視頻輸入設(shè)備采集目標(biāo)圖像，視覺分析軟件分析監(jiān)控目標(biāo)圖像的背景信息，當(dāng)目標(biāo)圖像全部被遮擋、遮擋恢復(fù)時(shí)圖像發(fā)生改變、目標(biāo)發(fā)生移動(dòng)等情況時(shí)，通過音視頻輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊輸出報(bào)警信息。本發(fā)明除具備一般網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能之外還具備固定目標(biāo)保護(hù)功能，能對(duì)用戶設(shè)定的固定目標(biāo)(比如停止的車輛、墻上的畫、停放的貨物等)進(jìn)行移動(dòng)、盜竊報(bào)警功能。
文檔編號(hào)G06T7/20GK101098463SQ20071006995
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者昌 周, 陳耀武 申請人:浙江大學(xué)