專利名稱：用于汽車防盜的兩級(jí)圖像異動(dòng)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及汽車防盜搶安全監(jiān)控領(lǐng)域的汽車被盜檢測 方法。
背景技術(shù)：
汽車防盜系統(tǒng)伴隨汽車的發(fā)展而發(fā)展。最早使用的機(jī)械式防盜器成本低廉，易于制作 和安裝，主要是通過機(jī)械鎖使得變速器或者方向盤無法使用，但很難抵擋利用鋼鋸、撬棍、 老虎鉗等重型工具進(jìn)行的盜竊?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的電子式防盜系統(tǒng)安裝隱秘、無線遙控、 使用方便，主要依靠震動(dòng)偵測、中控門鎖、鎖定點(diǎn)火或起動(dòng)系統(tǒng)等方法，對(duì)車輛進(jìn)行防盜。 這種防盜系統(tǒng)容易破解且容易受到電波、雷電、工業(yè)電焊的干擾產(chǎn)生誤報(bào)。隨著計(jì)算機(jī)相 關(guān)技術(shù)的發(fā)展，芯片式防盜系統(tǒng)被某些高檔車采用，由于需要芯片觸碰芯片鎖的方式解碼， 所以能夠起到不錯(cuò)的防盜作用，然而這種防盜系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā) 展，網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)產(chǎn)生了，最早出現(xiàn)的是GPS防盜系統(tǒng)，隨著CDMA、 GSM、 GPRS 等無線網(wǎng)絡(luò)以及音視頻多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，具有音視頻傳送的網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)成為大 家普遍認(rèn)可的新一代智能化汽車防盜系統(tǒng)。
汽車被盜檢測方法是汽車防盜搶監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，長期以來主要采用紅外、 震動(dòng)、慣性等各種傳感器，或者直接接入汽車電子網(wǎng)絡(luò)獲得汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行被盜檢測， 這些方法都需要增加額外傳感器、改動(dòng)汽車電路等復(fù)雜操作，而且無法獲得直觀的現(xiàn)場信 息，不利于車主的遠(yuǎn)程控制。于是，以景雨等人提出的"基于GPRS短消息的GPS汽車定 位與防盜系統(tǒng)的研究"以及中國專利申請(qǐng)?zhí)朇N200710027123. 4為代表的新一代網(wǎng)絡(luò)式防盜 系統(tǒng)在檢測到汽車被盔時(shí)，利用車載攝像頭采集車內(nèi)視頻圖像并發(fā)送給車主，以便車主根 據(jù)看到的實(shí)際現(xiàn)場做出合理的遠(yuǎn)程控制。但是，汽車是否被盜還是通過各種傳感器或者汽 車電子網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)來進(jìn)行檢測的，車載攝像頭采集的車內(nèi)視頻圖像，只是在檢測被盜時(shí)作為 現(xiàn)場的直觀記錄發(fā)送給車主，方便車主判斷。這些系統(tǒng)仍然存在增加額外傳感器、改動(dòng)汽 車電路等繁雜操作，而且還增加了新的攝像頭裝置。中國專利申請(qǐng)?zhí)朇N200410067778.0 和CN03156944. 7為代表的系統(tǒng)采集駕駛員人臉視頻圖像，通過人臉識(shí)別技術(shù)檢測駕駛員是 否合法，如果駕駛員不合法，系統(tǒng)將會(huì)對(duì)汽車進(jìn)行控制，該類系統(tǒng)具有識(shí)別算法復(fù)雜、準(zhǔn) 確度不高，且參與汽車控制容易導(dǎo)致危險(xiǎn)等不足
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種用于汽車防盜的兩級(jí)圖像異動(dòng) 檢測方法，采用車內(nèi)和車外兩級(jí)視頻采集和圖像異動(dòng)檢測，實(shí)現(xiàn)汽車被盜的智能化檢測， 本方法僅使用視頻圖像采集設(shè)備，不使用除攝像頭之外的額外傳感器，且簡單易行，安全 可靠。
本發(fā)明提出的一種用于汽車防盜的兩級(jí)圖像異動(dòng)檢測方法，其特征在于，該方法包括 以下步驟
首先分別對(duì)車內(nèi)視頻和車外視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，然后采用視頻圖像自適應(yīng)差分異 動(dòng)檢測算法對(duì)采集的車內(nèi)實(shí)時(shí)圖像和車外實(shí)時(shí)圖像分別進(jìn)行異動(dòng)檢測，得到正常圖像和異 動(dòng)圖像兩種檢測結(jié)果；設(shè)連續(xù)出現(xiàn)的異動(dòng)圖像的數(shù)量為連續(xù)異動(dòng)次數(shù)；當(dāng)車內(nèi)的連續(xù)異動(dòng) 次數(shù)和車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)均達(dá)到各自預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則判斷為汽車被盜。
所說的視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法為對(duì)預(yù)先采集的多個(gè)視頻圖像進(jìn)行求均值 處理，得到背景圖像;然后對(duì)實(shí)時(shí)采集的當(dāng)前圖像進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的圖像與該背 景圖像進(jìn)行圖像差分運(yùn)算；再對(duì)差分結(jié)果進(jìn)行二值化處理；最后將二值化后的圖像分成多 個(gè)區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)車內(nèi)二值化后圖像中指定區(qū)域的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)量和車外二值化后圖像中指定 區(qū)域的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)異動(dòng)點(diǎn)數(shù)量超過給定的閾值時(shí)，則該當(dāng)前圖像為異動(dòng)圖像。
本發(fā)明的特點(diǎn)和效果
安全性本發(fā)明自成一體，不涉及汽車電路的任何改動(dòng)，不會(huì)給汽車增加電路安全隱 患，避免了保險(xiǎn)理賠推脫問題。
較少的傳感器，較高的可靠性本發(fā)明針對(duì)汽車防盜問題，采用兩級(jí)異動(dòng)檢測方法實(shí) 現(xiàn)汽車被盜檢測功能，有效提高了檢測結(jié)果的可靠性，同時(shí)，所采集的視頻圖像用作被盜 檢領(lǐng)j，避免了安裝附加的紅外、震動(dòng)、慣性等傳感器，而且還可以發(fā)送到車主手機(jī)、EMAIL、 FTP服務(wù)器作為監(jiān)控圖像保存。
簡單易用，成本較低本發(fā)明采用USB接口網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行兩級(jí)異動(dòng)檢測，能夠在較
低成本的條件下達(dá)到良好的性能，避開了昂貴的高級(jí)別攝像頭，而且使用簡單。
本發(fā)明以先進(jìn)的視頻圖像智能化處理技術(shù)為汽車防盜檢測提供了低成本的、高效的、 可靠的檢測方法。對(duì)解決汽車社會(huì)的防盜搶安全問題具有重要意義。通過修改上述各閾值 參數(shù)，該方法可以適用于更多的基于視頻圖像異動(dòng)的防盜檢測環(huán)境。


圖l為本發(fā)明方法采用的汽車防盜檢測實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明方法的兩級(jí)異動(dòng)檢測流程圖。
圖3為本發(fā)明方法的視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測流程圖。
圖4為本發(fā)明方法的異動(dòng)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)區(qū)域示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的用于汽車防盜的兩級(jí)圖像異動(dòng)檢測方法結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明如下 本發(fā)明方法的具體實(shí)施方式
是在被保護(hù)的汽車內(nèi)安裝有采集車內(nèi)視頻圖像和車外視頻 圖像的兩個(gè)攝像頭以及與其相連的中央處理器(中央處理器采用基于ARM架構(gòu)的嵌入式 單板機(jī)utu2440)，該中央處理器中存儲(chǔ)有預(yù)先編制的視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法的 程序。攝像頭安裝實(shí)施例如圖l所示，車內(nèi)視頻圖像和車外視頻圖像的兩個(gè)攝像頭為兩個(gè) USB接口的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，兩個(gè)攝像頭均安裝在汽車后視鏡附近，其中，車內(nèi)視頻圖像采集 攝像頭1對(duì)準(zhǔn)車內(nèi)駕駛員座位3的上半部分，以駕駛員頭部為視頻圖像中心。車外視頻圖 像采集攝像頭2對(duì)準(zhǔn)汽車前方，以圖像下邊緣剛剛超過車頭線為準(zhǔn)(圖中分別標(biāo)示出兩個(gè) 攝像頭對(duì)準(zhǔn)的方向和采集的范圍)。
本發(fā)明的車內(nèi)外兩級(jí)異動(dòng)檢測方法為首先分別對(duì)車內(nèi)視頻和車外視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像 采集和采用視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法進(jìn)行異動(dòng)檢測，異動(dòng)檢測的結(jié)果分為正常和 異動(dòng)兩種狀態(tài)，其中異動(dòng)狀態(tài)表示當(dāng)前采集的圖像出現(xiàn)異常，稱為異動(dòng)圖像(當(dāng)異動(dòng)圖像
連續(xù)出現(xiàn)一定數(shù)量時(shí)，表示該環(huán)境有異常)；把連續(xù)出現(xiàn)的異動(dòng)圖像的數(shù)量稱為連續(xù)異動(dòng)次
數(shù)，車內(nèi)視頻圖像中連續(xù)出現(xiàn)的異動(dòng)圖像數(shù)量，稱為車內(nèi)的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)，車外視頻圖像 中連續(xù)出現(xiàn)的異動(dòng)圖像數(shù)量，稱為車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)。當(dāng)車內(nèi)的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)和車外的 連續(xù)異動(dòng)次數(shù)都達(dá)到各自的閾值時(shí)，認(rèn)為汽車被盜。
本發(fā)明的檢測方法實(shí)施例流程如圖2所示，包括如下步驟
(1) 初始化設(shè)置車內(nèi)和車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)的閾值T,o和T20，由于車內(nèi)視頻圖像
受外界干擾小，車外視頻圖像受外界干擾大，通常規(guī)定丁|()<丁2()，而且，連續(xù)異動(dòng)次數(shù)的閾 值與所采用的異動(dòng)檢測算法的準(zhǔn)確率成反比，即異動(dòng)檢測算法的準(zhǔn)確率越高，連續(xù)異動(dòng)次 數(shù)的閾值就可以越小，閾值的最終確定可以通過實(shí)際的應(yīng)用測試來完成。本實(shí)施例中，經(jīng)
過實(shí)際應(yīng)用測試，確定采用T1()=50 80， T2G=100~160，均可以滿足基本需要；
(2) 采集視頻圖像通過車內(nèi)視屏圖像采集攝像頭和車外視頻圖像采集攝像頭分別采
集車內(nèi)和車外視屏圖像，所采集圖像的大小規(guī)格由攝像頭驅(qū)動(dòng)決定，最常用的是320X240 和640X480兩種大小規(guī)格。本實(shí)施例中，所采集圖像的大小規(guī)格為320X240像素；
(3) 圖像異動(dòng)檢測及處理對(duì)步驟(2)采集的車內(nèi)圖像和車外圖像分別采用視頻圖
像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法進(jìn)行異動(dòng)檢測，并分別統(tǒng)計(jì)車內(nèi)的和車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)；
(4) 當(dāng)車內(nèi)的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)大于Tu)且車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)大于T2Q，則設(shè)置汽車被
盜木示志，表示汽車被盜并退出，否則轉(zhuǎn)步驟(2)進(jìn)行下一次采集和檢測；
本發(fā)明方法的視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法用于車內(nèi)的視頻圖像異動(dòng)檢測和車外 的視頻圖像異動(dòng)檢測，所以車內(nèi)和車外的視頻圖像異動(dòng)檢測是一樣的，主要差別在于背景 圖像、異動(dòng)點(diǎn)閾值、統(tǒng)計(jì)區(qū)域等參數(shù)的不同。下面以車內(nèi)的視頻圖像異動(dòng)檢測為例，說明
本發(fā)明方法的視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法，算法流程如圖3所示，包括如下步驟(1) 初始化先對(duì)采集的一定數(shù)量的車內(nèi)視頻圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像，然后對(duì)這些灰度 圖像的各像素進(jìn)行灰度均值運(yùn)算，得到初始的車內(nèi)背景圖像，本實(shí)施例的初始背景圖像通 過最初的200個(gè)圖像來計(jì)算得到；然后，設(shè)車內(nèi)的異動(dòng)點(diǎn)閾值為Tu (車外的異動(dòng)點(diǎn)閾值 為丁21)，閾值的選擇與圖像的大小規(guī)格和統(tǒng)計(jì)區(qū)域的大小有關(guān)，即閾值的大小與圖像的大 小成正比，與統(tǒng)計(jì)區(qū)域的大小成正比，具體比例可以通過實(shí)際應(yīng)用測試確定。本實(shí)施例中，
所采集的圖像大小規(guī)格是320X240像素，車內(nèi)的異動(dòng)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)區(qū)域是圖像最中心的四分之一 區(qū)域(如圖4所示的編號(hào)為6、 7、 10、 11四個(gè)區(qū)域)，實(shí)際測試表明，設(shè)置T,產(chǎn)50 100 可以滿足基本需要。同理，實(shí)際測試表明，車外的異動(dòng)點(diǎn)閾值設(shè)置為T2產(chǎn)2000 2500可以 滿足基本需要。最后，車內(nèi)的異動(dòng)點(diǎn)計(jì)數(shù)清O;
(2) 單通道灰度化處理選擇采集的彩色圖像的R、 G、 B三種顏色通道中的一種， 對(duì)圖像進(jìn)行單通道的灰度化處理，得到灰度圖像；本實(shí)施例中，通過實(shí)際應(yīng)用測試采用了 G顏色通道進(jìn)行灰度化處理；
(3) 圖像差分運(yùn)算把步驟(2)中得到的灰度圖像與車內(nèi)的背景圖像進(jìn)行差分運(yùn)算， 得到差分圖像；
(4) 更新背景圖像把上述(2)中得到的灰度圖像與車內(nèi)的背景圖像進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算 (加權(quán)公式新的背景圖像二a 乂當(dāng)前灰度圖像+Y X原來的背景圖像，其中，a + Y=l)，
得到新的背景圖像，這樣可以消除光線變化對(duì)檢測帶來的干擾。本實(shí)施例中，最初的背景 圖像是通過200個(gè)圖像的均值運(yùn)算得到的，所以，采用規(guī)定a二0.005， Y =0.995;
(5) 自適應(yīng)二值化處理對(duì)上述(3)中得到的差分圖像計(jì)算灰度均值，把該均值作 為二值化的閾值對(duì)上述(3)中得到的差分圖像進(jìn)行自適應(yīng)二值化處理，得到二值化圖像， 即僅包含0和255兩級(jí)灰度的黑白圖像；
(6) 統(tǒng)計(jì)異動(dòng)點(diǎn)數(shù)為了減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)和消除部分干擾，把上述(5)中得到的黑白 圖像劃分成多個(gè)區(qū)域(常見有3X3、 4X4區(qū)域劃分)，只對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行異動(dòng)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)。本 實(shí)施例中，采用了 4X4=16個(gè)區(qū)域的劃分方法，如圖4所示，考慮到汽車被盜并開走時(shí)， 駕駛員的圖像主要出現(xiàn)在車內(nèi)圖像的中間，所以，對(duì)車內(nèi)圖像僅統(tǒng)計(jì)編號(hào)為6、 7、 10、 11 四個(gè)區(qū)域的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)。同理，考慮到汽車被盜開走時(shí)，車外環(huán)境的變化主要體現(xiàn)在圖像的 四個(gè)角落部分，而中間部分受到的干擾較大，所以對(duì)于車外圖像，僅統(tǒng)計(jì)編號(hào)為1、 4、 13、 16四個(gè)區(qū)域的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)；
(7) 如果上述(6)中統(tǒng)計(jì)出來的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)大于車內(nèi)的異動(dòng)點(diǎn)閾值T (車外的異動(dòng) 閾值是丁21)，則表示所采集的車內(nèi)圖像出現(xiàn)異動(dòng)，屬于異動(dòng)圖像，設(shè)置車內(nèi)圖像檢測結(jié)果 為"異動(dòng)"狀態(tài)，否則設(shè)置車內(nèi)圖像檢測結(jié)果為"正常"狀態(tài)后退出。
權(quán)利要求
1、一種用于汽車防盜的兩級(jí)圖像異動(dòng)檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟首先分別對(duì)車內(nèi)視頻和車外視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，然后采用視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法對(duì)采集的車內(nèi)實(shí)時(shí)圖像和車外實(shí)時(shí)圖像分別進(jìn)行異動(dòng)檢測，得到正常圖像和異動(dòng)圖像兩種檢測結(jié)果；設(shè)連續(xù)出現(xiàn)的異動(dòng)圖像的數(shù)量為連續(xù)異動(dòng)次數(shù)；當(dāng)車內(nèi)的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)和車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)均達(dá)到各自預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則判斷為汽車被盜。
2、 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所說的視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法 為對(duì)預(yù)先采集的多個(gè)視頻圖像進(jìn)行求均值處理，得到背景圖像；然后對(duì)實(shí)時(shí)采集的當(dāng)前 圖像進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的圖像與該背景圖像進(jìn)行圖像差分運(yùn)算；再對(duì)差分結(jié)果進(jìn)行 二值化處理；最后將二值化后的圖像分成多個(gè)區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)車內(nèi)二值化后圖像中指定區(qū) 域的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)量和車外二值化后圖像中指定區(qū)域的異動(dòng)點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)異動(dòng)點(diǎn)數(shù)量超過給定的 閾值時(shí)，則判定該當(dāng)前圖像為異動(dòng)圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于汽車防盜的兩級(jí)圖像異動(dòng)檢測方法，屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括首先分別對(duì)車內(nèi)視頻和車外視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，然后采用視頻圖像自適應(yīng)差分異動(dòng)檢測算法對(duì)采集的車內(nèi)實(shí)時(shí)圖像和車外實(shí)時(shí)圖像分別進(jìn)行異動(dòng)檢測，得到正常圖像和異動(dòng)圖像兩種檢測結(jié)果；設(shè)連續(xù)出現(xiàn)的異動(dòng)圖像的數(shù)量為連續(xù)異動(dòng)次數(shù)；當(dāng)車內(nèi)的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)和車外的連續(xù)異動(dòng)次數(shù)均達(dá)到各自預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則判斷為汽車被盜。本發(fā)明方法僅使用視頻圖像采集設(shè)備，不使用除攝像頭之外的額外傳感器，且簡單易行，安全可靠。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101477620SQ200810246759
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者宋亦旭, 謙 常, 華 徐, 楊澤紅, 王家廞, 賈培發(fā), 趙雁南 申請(qǐng)人:清華大學(xué)