專利名稱：一種陳設(shè)品防盜檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陳設(shè)品防盜技術(shù)和電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陳設(shè)品防盜裝置，以及該裝置的檢測方法。
背景技術(shù)：
陳設(shè)品，是指用來美化或強化環(huán)境視覺效果的、具有觀賞價值或文化意義的物品。 通常，在博物館、展覽館中會陳列很多貴重陳設(shè)品供人們參觀，因此陳設(shè)品的防盜檢測設(shè)施是博物館、展覽館中不可或缺的重要安全設(shè)施。目前的陳設(shè)品的防盜檢測主要采用聲控、 紅外感應(yīng)、微波、壓電感應(yīng)等檢防盜測方式。其中，聲控防盜主要依靠檢測敲擊防盜鎖具、 防盜玻璃破碎等特征聲音；紅外感應(yīng)防盜依靠檢測人為阻擋紅外射線或感應(yīng)人體紅外熱量等；微波防盜主要依靠檢測反射回來的回波；壓電感應(yīng)防盜依靠檢測陳設(shè)品的壓力感應(yīng)電壓值。這些陳設(shè)品防盜檢測方式或多或少都受到環(huán)境因素的干擾，例如聲控防盜容易將環(huán)境中的獨特聲響誤判為特征聲音而報警，紅外感應(yīng)防盜和微波防盜在陳列展覽時間不能使用，壓電感應(yīng)防盜其壓電感應(yīng)裝置使用壽命短、容易被等壓重物欺騙等等，這些因素都導(dǎo)致現(xiàn)有的陳設(shè)品防盜檢測方式面臨環(huán)境適應(yīng)度不足、檢測靈敏度有限、需要頻繁更換等較為尷尬的境地，也使得陳列品高靈敏方法檢測技術(shù)一直是學(xué)術(shù)界研究的重點課題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種檢測原理完全不同的陳設(shè)品防盜檢測裝置及其檢測方法，以陳設(shè)品自身作為放到檢測對象，大幅度降低了環(huán)境因素的干擾，使其具備較高的防盜檢測靈敏度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)手段一種陳設(shè)品防盜檢測裝置，包括殼體，以及安裝于殼體內(nèi)的發(fā)光單元、成像透鏡和報警信號發(fā)生單元；所述報警信號發(fā)生單元包括依次連接的CMOS感光元件、微處理器和報
警裝置接口；所述殼體設(shè)有觸物面，用于接觸物體表面，在殼體的觸物面上設(shè)有一檢測孔，使得與殼體的觸物面相接觸的物體表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)；所述發(fā)光單元用于向檢測區(qū)發(fā)出照明光；所述成像透鏡用于將被照亮的檢測區(qū)的圖像成像至CMOS感光元件上；所述CMOS感光元件用于采集成像圖像；所述報警裝置接口用于連接報警器的信號輸入端；所述微處理器按刷新頻率從CMOS感光元件讀取成像圖像數(shù)據(jù)，通過分析成像圖像的變化情況判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移，并在判斷檢測區(qū)已發(fā)生位移的情況下向報警裝置接口發(fā)送報警信號。上述陳設(shè)品防盜檢測裝置中，所述殼體采用不透光材料制成。上述陳設(shè)品防盜檢測裝置中，所述發(fā)光單元采用發(fā)光二極管電路。
上述陳設(shè)品防盜檢測裝置中，所述CMOS感光元件采用0V6120芯片。上述陳設(shè)品防盜檢測裝置中，所述微處理器采用AtmegaUS芯片。上述陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法，以與殼體的觸物面相接觸的物體表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)，發(fā)光單元照亮檢測區(qū)，通過成像透鏡將被照亮的檢測區(qū)的圖像成像至CMOS感光元件上；CMOS感光元件采集成像圖像，微處理器按刷新頻率從CMOS感光元件讀取成像圖像數(shù)據(jù)，通過分析成像圖像的變化情況判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移；所述微處理器判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移，具體包括以下步驟1)微處理器根據(jù)讀取的每個成像圖像數(shù)據(jù)分別生成一個圖像灰度矩陣式={0丨’2,,...,彳’",...,<勹;其中，Xi表示任意的第i個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣，表示第i個成像圖像數(shù)據(jù)中第m行第η列像素點的灰度值，me {1，2，...，M}，n e {1， 2，. . .，N}，e X1，M和N分別表示成像圖像數(shù)據(jù)的行像素點數(shù)和列像素點數(shù)；2)微處理器計算最新讀取的一個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣&與前一個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣的差異度E，計算公式如下
M NE = YY\xr-x^\；
m=\ n=\其中，χΓe X1 ,χ；； e ；3)微處理器將差異度E與預(yù)設(shè)定的差異閾值ETh進行比較，若E < ETh則判斷檢測區(qū)未發(fā)生位移，繼續(xù)執(zhí)行步驟4)；若E > ETh則判斷檢測區(qū)已發(fā)生位移，微處理器即向報警裝置接口發(fā)送報警信號；4)重復(fù)執(zhí)行步驟2) 3)。上述陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法中，所述所述刷新頻率為20 60Hz。上述陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法中，所述差異閾值ETh的取值為ETh = k(MXN)；其中，M和N分別表示成像圖像數(shù)據(jù)的行像素點數(shù)和列像素點數(shù)；k為比例系數(shù)，且 k = 12. 75。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明的陳設(shè)品防盜檢測裝置以局部的陳設(shè)品表面或者陳設(shè)品表面貼設(shè)的物體表面作為檢測區(qū)，利用陳設(shè)品通常定點定位擺放的特點，一旦檢測到陳設(shè)品發(fā)生位移即發(fā)出報警信號，大幅度的降低的環(huán)境因素的干擾，提高了陳設(shè)品防盜檢測靈敏度。2、本發(fā)明的陳設(shè)品防盜檢測裝置的結(jié)構(gòu)簡單，所用器材的成本也較低，相比造價昂貴的紅外感應(yīng)、微波、壓電感應(yīng)防盜檢測裝置而言，造價更加的低廉，具備良好的工業(yè)生產(chǎn)和市場普及前景。3、本發(fā)明陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法，以檢測區(qū)成像圖像中像素點的灰度值作為檢測判斷依據(jù)，一方面，只要陳設(shè)品的位移距離超過成像圖像中一個像素點的寬度，就會導(dǎo)致檢測區(qū)的成像圖像中各個像素點的灰度值會發(fā)生不同程度的變化，使得防盜檢測具有很高的空間靈敏度；另一方面，灰度值的運算數(shù)據(jù)量小，確保微處理器保持較高的圖像成像數(shù)據(jù)運算效率，有利于提高運算頻率，保證了防盜檢測具有很高的時間靈敏度。4、本發(fā)明陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法所采用的算法簡單，普通編程技術(shù)人員容易通過編程技術(shù)實現(xiàn)，不需要依靠特殊的軟件技術(shù)平臺，適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明陳設(shè)品防盜檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。實施例參見圖1，本實施例的陳設(shè)品防盜檢測裝置采用了一體式結(jié)構(gòu)，以局部的陳設(shè)品表面或者陳設(shè)品表面貼設(shè)的物體表面作為檢測區(qū)，其組成結(jié)構(gòu)包括殼體1，殼體內(nèi)通過安裝架 13固定安裝有發(fā)光單元2、成像透鏡3和報警信號發(fā)生單元，其中報警信號發(fā)生單元包括通過印制電路板4上集成的電路依次連接的CMOS感光元件41、微處理器42和報警裝置接口 43 ；殼體1設(shè)有一個觸物面11，用于接觸物體表面，在殼體的觸物面11上設(shè)有一檢測孔12， 使得與殼體的觸物面11相接觸的物體表面5透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)；發(fā)光單元2、 成像透鏡3和CMOS感光元件41的安裝位置在一條成像光路上，由發(fā)光單元2向檢測區(qū)發(fā)出照明光，檢測區(qū)的漫反射光線使得成像透鏡3將被照亮的檢測區(qū)的圖像成像至CMOS感光元件41上，成像圖像足以體現(xiàn)檢測區(qū)的紋理、圖案特征；CMOS感光元件41用于采集成像圖像；所述報警裝置接口 43用于連接報警器的信號輸入端；微處理器42按刷新頻率從CMOS 感光元件41讀取成像圖像數(shù)據(jù)，通過分析成像圖像的變化情況判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移， 并在判斷檢測區(qū)已發(fā)生位移的情況下向報警裝置接口 43發(fā)送報警信號。本實施例中，在具體實施時，殼體采用不透光材料制成，可以達到避光效果，避免其它的光源照射對檢測區(qū)的影響。發(fā)光單元采用發(fā)光二極管電路，可以保證較強的照明亮度和較長的使用壽命，能耗和發(fā)熱量也較低，以避免強熱對裝置的不良影響。CMOS感光元件采用0V6120芯片，其采集圖像的最高幀速可達到60幀/秒，圖像分辨從2X2到352X^8 (行像素點數(shù)X列像素點數(shù))可調(diào)；本實施例設(shè)置0V6120芯片的成像圖像采集分辨率為32X32。微處理器采用 Atmegal28芯片，其內(nèi)置和4k字節(jié)的SRAM存儲器，可用于存儲成像圖像、中間計算參數(shù)、計算結(jié)果等數(shù)據(jù)；本實施例中，按接口定義連接Atmegal28芯片與0V6120芯片的相應(yīng)控制信號接口，設(shè)置Atmegal28芯片從0V6120芯片讀取成像圖像數(shù)據(jù)的刷新頻率為20kHz，還設(shè)置AtmegaUS芯片的1/0 口連接報警裝置接口，通過報警裝置接口向報警器的信號輸入端發(fā)送報警信號。使用時，可將本實施例的陳設(shè)品防盜檢測裝置安裝于隱蔽位置，保證陳設(shè)品防盜檢測裝置殼體的觸物面與陳設(shè)品表面相接觸，以與殼體的觸物面相接觸的陳設(shè)品表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)；例如，對于擺放在基座上的陳設(shè)品，可將陳設(shè)品防盜檢測裝置設(shè)置在陳設(shè)品底部的基座上，殼體的觸物面朝上接觸陳設(shè)品底部表面，以陳設(shè)品的底部表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)；或者，對于掛靠于墻上的陳設(shè)品，可將陳設(shè)品防盜檢測裝置設(shè)置在陳設(shè)品掛靠的墻體上，殼體的觸物面朝向陳設(shè)品并與其靠墻面向接觸，以陳設(shè)品靠墻的表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)；等等。如果陳設(shè)品表面過于光滑而無法對照明光形成漫反射，或者陳設(shè)品表面的紋理、圖案不清晰，也可以在陳設(shè)品表面加貼布條等物品， 然后陳設(shè)品防盜檢測裝置殼體的觸物面與加貼在陳設(shè)品表面的布條接觸，陳設(shè)品防盜檢測裝置以與殼體的觸物面相接觸的布條透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)。陳設(shè)品防盜檢測裝置上電工作后，以與殼體的觸物面相接觸的物體表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)，發(fā)光單元照亮檢測區(qū)，通過成像透鏡將被照亮的檢測區(qū)的圖像成像至CMOS感光元件上；CMOS感光元件采集成像圖像，微處理器按刷新頻率從CMOS感光元件讀取成像圖像數(shù)據(jù)，通過分析成像圖像的變化情況判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移；所述微處理器判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移，是通過以下步驟實現(xiàn)的1)微處理器根據(jù)讀取的每個成像圖像數(shù)據(jù)分別生成一個32X32(行像素點數(shù)X 列像素點數(shù))的圖像灰度矩陣式={x丨’\x尸，,...,xr,...,xf2’32}；其中，Xi表示任意的第i個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣，表示第i個成像圖像數(shù)據(jù)中第m行第η列像素點的灰度值，me {1，2，· · ·，32}，η e {1，2，· · ·，32}，x；"’" e ^ ；2)微處理器計算最新讀取的一個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣&與前一個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣的差異度E，計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種陳設(shè)品防盜檢測裝置，其特征在于，包括殼體，以及安裝于殼體內(nèi)的發(fā)光單元、 成像透鏡和報警信號發(fā)生單元；所述報警信號發(fā)生單元包括依次連接的CMOS感光元件、微處理器和報警裝置接口；所述殼體設(shè)有觸物面，用于接觸物體表面，在殼體的觸物面上設(shè)有一檢測孔，使得與殼體的觸物面相接觸的物體表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)；所述發(fā)光單元用于向檢測區(qū)發(fā)出照明光；所述成像透鏡用于將被照亮的檢測區(qū)的圖像成像至CMOS感光元件上；所述CMOS感光元件用于采集成像圖像；所述報警裝置接口用于連接報警器的信號輸入端；所述微處理器按刷新頻率從CMOS感光元件讀取成像圖像數(shù)據(jù)，通過分析成像圖像的變化情況判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移，并在判斷檢測區(qū)已發(fā)生位移的情況下向報警裝置接口發(fā)送報警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述陳設(shè)品防盜檢測裝置，其特征在于，所述殼體采用不透光材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述陳設(shè)品防盜檢測裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元采用發(fā)光二極管電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述陳設(shè)品防盜檢測裝置，其特征在于，所述CMOS感光元件采用 0V6120 芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述陳設(shè)品防盜檢測裝置，其特征在于，所述微處理器采用 Atmegal28 芯片。
6.如權(quán)利要求1所述陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法，其特征在于，以與殼體的觸物面相接觸的物體表面透過檢測孔的部分作為檢測區(qū)，發(fā)光單元照亮檢測區(qū)，通過成像透鏡將被照亮的檢測區(qū)的圖像成像至CMOS感光元件上；CMOS感光元件采集成像圖像，微處理器按刷新頻率從CMOS感光元件讀取成像圖像數(shù)據(jù)，通過分析成像圖像的變化情況判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移；所述微處理器判斷檢測區(qū)是否發(fā)生位移，具體包括以下步驟1)微處理器根據(jù)讀取的每個成像圖像數(shù)據(jù)分別生成一個圖像灰度矩陣式={0丨’2,,...,彳’",...,<勹;其中，Xi表示任意的第i個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣，表示第i個成像圖像數(shù)據(jù)中第m行第η列像素點的灰度值，me {1，2，...，M}，n e {1， 2，. . .，N}，e X1，M和N分別表示成像圖像數(shù)據(jù)的行像素點數(shù)和列像素點數(shù)；2)微處理器計算最新讀取的一個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣&與前一個成像圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像灰度矩陣的差異度E，計算公式如下M N五=ΣΣΚ γ|;w=l η=\其中，χ;’" GZiCel1 ；3)微處理器將差異度E與預(yù)設(shè)定的差異閾值ETh進行比較，若E< ETh則判斷檢測區(qū)未發(fā)生位移，繼續(xù)執(zhí)行步驟4)；若E > ETh則判斷檢測區(qū)已發(fā)生位移，微處理器即向報警裝置接口發(fā)送報警信號；4)重復(fù)執(zhí)行步驟2) 3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述刷新頻率為20 60Hz。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述差異閾值ETh的取值為 Elh = k(MXN)；其中，M和N分別表示成像圖像數(shù)據(jù)的行像素點數(shù)和列像素點數(shù)；k為比例系數(shù)，且k = 12. 75。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種陳設(shè)品防盜檢測裝置及其檢測方法。該陳設(shè)品防盜檢測裝置以局部的陳設(shè)品表面或者陳設(shè)品表面貼設(shè)的物體表面作為檢測區(qū)，利用陳設(shè)品通常定點定位擺放的特點，一旦檢測到陳設(shè)品發(fā)生位移即發(fā)出報警信號，大幅度的降低了環(huán)境因素的干擾，提高了陳設(shè)品防盜檢測靈敏度，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，具備良好的工業(yè)生產(chǎn)和市場普及前景。該陳設(shè)品防盜檢測裝置的檢測方法以檢測區(qū)成像圖像中像素點的灰度值作為檢測判斷依據(jù)，具有很高的空間靈敏度和時間靈敏度，算法簡單，普通編程技術(shù)人員容易通過編程技術(shù)實現(xiàn)，不需要依靠特殊的軟件技術(shù)平臺，適用范圍廣。
文檔編號G08B13/194GK102176268SQ20111003401
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者唐云建, 孫懷義, 王燕霞, 胡曉力, 韓鵬 申請人:重慶市科學(xué)技術(shù)研究院