專利名稱：快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控安防裝置，尤其是指一種快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置。
背景技術(shù)：
隨著監(jiān)控設(shè)備和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，人們普遍在銀行、機(jī)場(chǎng)、商店、公共場(chǎng)所等重要區(qū)域安置監(jiān)控安防裝置，以監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)安全和記錄案件發(fā)生過程。目前市場(chǎng)上其他的監(jiān)控安防裝置存在著以下技術(shù)缺陷1、分辨率低由于在技術(shù)處理上將攝像機(jī)視野中的目標(biāo)采取平均對(duì)待，不分重點(diǎn)，因此與安防有關(guān)的有用信息不能被充分的攝取。例如，人體部分的圖像分辨率低，不能對(duì)攝像機(jī)視野范圍內(nèi)的人像目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)變焦放大，所以記錄下的現(xiàn)場(chǎng)圖像像素較低，往往看不清目標(biāo)人像的臉部，若遇到特別案例需要時(shí)，往往不能得到理想的識(shí)別效果。
2、無用信息的存儲(chǔ)量過大現(xiàn)有的市場(chǎng)其他監(jiān)控安防裝置都具有拍攝錄像功能，但存在針對(duì)性不強(qiáng)的弱點(diǎn)。無論是錄像帶式或數(shù)字視頻錄像式的存儲(chǔ)方式，只能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)記錄的實(shí)時(shí)性和記錄時(shí)間。不能達(dá)到記錄圖像的實(shí)時(shí)和實(shí)用性，實(shí)際上存儲(chǔ)了許多無用信息。
3、檢索不方便現(xiàn)有的其他安防監(jiān)控裝置大多檢索不方便，即使是基于MPEG-1、MPEG-4的視頻流數(shù)字錄像技術(shù)，雖然在實(shí)時(shí)顯示和回放時(shí)能夠給人以流暢的視覺感，但由于是不間斷存儲(chǔ)，所以占據(jù)了大量的存儲(chǔ)空間，在裝置的內(nèi)存空間及錄像時(shí)間一定的條件下，圖像的清晰度和分辨率相對(duì)較低。另外由于視頻流的存儲(chǔ)量大，信息的特定目標(biāo)圖像檢索時(shí)間長(zhǎng)，檢索效率低下。
4、遠(yuǎn)程圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控及傳輸方式落后將現(xiàn)有其他安防監(jiān)控裝置的視頻流圖像存儲(chǔ)方式應(yīng)用于遠(yuǎn)程圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，由于占據(jù)的通信資源較多，在遠(yuǎn)程傳輸中對(duì)所需的通信帶寬要求較高，同時(shí)也相對(duì)提高了通信成本，而且在窄帶通信條件下是無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸目的。
5、裝置造價(jià)高且智能化程度低市場(chǎng)其他監(jiān)控安防裝置由于采用的攝像機(jī)多及其他綜合配套設(shè)備和布線復(fù)雜，所以造成實(shí)際應(yīng)用中裝置造價(jià)過高，但使用效果也不理想，同時(shí)造成很大的資源浪費(fèi)。主要的問題是攝像機(jī)多但目標(biāo)圖像不清楚，而且儲(chǔ)存裝置中錄像帶或硬盤儲(chǔ)存了大量無用信息，工作人員在定期清理中工作量大，也造成了人力資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能把人像頭部的特寫鏡頭放大并存儲(chǔ)下來，從而獲得清晰的人像臉部圖像的快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，該裝置節(jié)省存儲(chǔ)空間、信息存儲(chǔ)量大、回放檢索方便、報(bào)警功能強(qiáng)、便于遠(yuǎn)程傳輸和設(shè)備投資少。
本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，由本地監(jiān)控站、圖像采集卡、全景攝像機(jī)、特寫攝像機(jī)、高速云臺(tái)、轉(zhuǎn)換接口和監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置所構(gòu)成。本地監(jiān)控站為雙CPU工控主機(jī)，圖像采集卡插接在本地監(jiān)控站的PCI總線插槽內(nèi)。全景攝像機(jī)帶有廣角鏡頭并通過視頻連接線與設(shè)置在本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連接。特寫攝像機(jī)帶有長(zhǎng)焦距變焦鏡頭并安裝在高速云臺(tái)上，特寫攝像機(jī)通過視頻連接線與設(shè)置在本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連，高速云臺(tái)通過轉(zhuǎn)換接口與本地監(jiān)控站的串行口相接，圖像采集卡采集的數(shù)據(jù)以幀為單位存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，其數(shù)據(jù)格式為JPEG數(shù)字圖像壓縮格式。本地監(jiān)控站通過通訊網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置相連接。
轉(zhuǎn)換接口由RS485接口芯片和RS232接口芯片所構(gòu)成，高速云臺(tái)的RS485通訊接口通過RS485接口芯片和RS232接口芯片與本地監(jiān)控站RS232通訊接口的發(fā)送端相連接。
檢測(cè)報(bào)警裝置分別為固定式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站、便攜式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站、GSM短信息發(fā)送裝置和聲音報(bào)警裝置。
本實(shí)用新型的有益效果是1、可對(duì)活動(dòng)人像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與放大由于設(shè)有全景和特寫兩部攝像機(jī)，清晰的臉部圖像對(duì)活動(dòng)人像自動(dòng)識(shí)別，對(duì)人的頭部自動(dòng)跟蹤、變焦放大，使得人的臉部圖像清晰，并使清晰度與其他監(jiān)控安防裝置相比提高4-16倍或以上，便于進(jìn)一步與人臉識(shí)別裝置相聯(lián)進(jìn)行自動(dòng)人臉識(shí)別。
2、可在全景圖上任意設(shè)定防御區(qū)域可在整個(gè)全景圖上或全景圖的任意部分設(shè)定防御區(qū)域，只對(duì)進(jìn)入該防御區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)人像進(jìn)行自動(dòng)記錄及報(bào)警，使裝置具有極低的誤報(bào)率。
3、可實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警由于設(shè)有聲音報(bào)警和GSM短信息報(bào)警，可根據(jù)進(jìn)入防御區(qū)目標(biāo)數(shù)量的不同發(fā)出不同的報(bào)警聲音，可通過GSM短信息進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。
4、儲(chǔ)存的有效信息比高本裝置儲(chǔ)存的圖像為有活動(dòng)人像的全景圖像及人的頭部特寫圖像，這些圖像均為有效信息，有用信息比可達(dá)到0.9以上，避免了因無用信息泛濫而造成的時(shí)間和資源浪費(fèi)。
5、壓縮、存儲(chǔ)和回放圖像的速度高由于采用高度靈活性的以幀為單位的JPEG數(shù)字圖像壓縮和存儲(chǔ)方式，全景圖與特寫圖可同時(shí)壓縮與存儲(chǔ)，并可自動(dòng)按年、月、日、時(shí)、分為目錄進(jìn)行存儲(chǔ)及檢索，每幀圖像存儲(chǔ)的時(shí)間可精確到十分之一秒，使裝置具有了高度靈活的本地錄像、回放檢索、遠(yuǎn)程傳輸及圖像備份功能。
6、超強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能由于PSTN、ISDN、ADSL、LAN、INTERNET和無線網(wǎng)都能進(jìn)行高質(zhì)量的圖像傳輸，因此通過IP地址可遠(yuǎn)程訪問裝置的主機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)控主機(jī)已存貯的圖像以年、月、日、時(shí)、分為目錄進(jìn)行查詢、提取和瀏覽。


圖1為本實(shí)用新型物理結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)換接口電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型功能結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
如圖1所示，一種型號(hào)為RTAF1000的快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，由本地監(jiān)控站1、內(nèi)置的圖像采集卡、全景攝像機(jī)2、特寫攝像機(jī)3、高速云臺(tái)4、轉(zhuǎn)換接口和監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置所構(gòu)成。本地監(jiān)測(cè)站1為雙CPU工控主機(jī)，內(nèi)置120GB硬盤一只，可以擴(kuò)展到內(nèi)置4只硬盤，其運(yùn)算速度快、可靠性高、存儲(chǔ)空間大，圖像采集卡插接在本地監(jiān)控站的總線插槽內(nèi)。全景攝像機(jī)2是帶有廣角鏡頭的480線高分辨率彩色攝像機(jī)，它通過視頻連接線與設(shè)置在本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連接。特寫攝像機(jī)3是帶有長(zhǎng)焦距變焦鏡頭的480線高分辨率彩色攝像機(jī)，它安裝在吸頂球形高速云臺(tái)4上，其水平旋轉(zhuǎn)速度為260度/秒，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直旋轉(zhuǎn)100度/秒，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為100度，特寫攝像機(jī)通過視頻連接線與設(shè)置在本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連。高速云臺(tái)4通過轉(zhuǎn)換接口與本地監(jiān)控站的串行口相接，圖像采集卡采集的數(shù)據(jù)以幀為單位存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，其數(shù)據(jù)格式為JPEG數(shù)字圖像壓縮格式。本地監(jiān)控站1通過通訊網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置相連接。
本實(shí)用新型采用實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)，通過兩個(gè)彩色高分辨率攝像機(jī)和一個(gè)高速云臺(tái)，組成一套用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)智能安全防御監(jiān)控裝置。帶有廣角鏡頭的全景攝像機(jī)2在較寬的視野范圍里能自動(dòng)識(shí)別與跟蹤人體及其他活動(dòng)物體，同時(shí)將活動(dòng)物體的全景圖像實(shí)時(shí)地拍攝記錄下來。另一個(gè)安裝在高速云臺(tái)上的帶有長(zhǎng)焦距變焦鏡頭的特寫攝像機(jī)3能全景攝像機(jī)視野中發(fā)現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)采取遠(yuǎn)距離變焦特寫方式，抓拍活動(dòng)人體的頭部，同時(shí)能自動(dòng)變焦把人像頭部的特寫放大并記錄存儲(chǔ)，使裝置得到清晰的人像臉部特寫圖像，人像的特寫圖像可進(jìn)一步與人臉識(shí)別系統(tǒng)接口，從而為識(shí)別提供真實(shí)可靠的第一手資料。在顯示器上，設(shè)置有二個(gè)畫面窗口，分別用于顯示全景攝像機(jī)和特寫攝像機(jī)拍攝的畫面，顯示分辨率為全景圖640×480、特寫圖320×240，圖像的壓縮比可調(diào)，壓縮后的全景圖大小為40KB/幅、特寫圖大小為10KB/幅左右，圖像清晰。
若在裝置中再增加一臺(tái)紅外攝像機(jī)，可對(duì)大規(guī)模流動(dòng)人群在不干擾本人目標(biāo)的情況下進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)體溫并對(duì)超標(biāo)者報(bào)警。本裝置回放檢索方便，報(bào)警功能強(qiáng)，從而真正實(shí)現(xiàn)本裝置的高智能化和人性化設(shè)計(jì)與應(yīng)用。
如圖2所示，轉(zhuǎn)換接口由RS485接口芯片U2和RS232接口芯片U1所構(gòu)成，高速云臺(tái)4的RS485通訊接口J2通過RS485接口芯片和RS232接口芯片與本地監(jiān)控站RS232通訊接口J1的發(fā)送端相連接。由于高速云臺(tái)4只接收控制命令，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)，即為RS485單工通信方式，因此只有本地監(jiān)控站RS232通訊接口J1的發(fā)送端與轉(zhuǎn)換接口相連接。
如圖1所示，本裝置具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可通過PSTN、ISDN、ADSL、LAN、INTERNET網(wǎng)絡(luò)或無線通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遙視，即用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)端的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，或?qū)Ρ镜乇O(jiān)控站已存貯的圖像以年、月、日、時(shí)、分為目錄進(jìn)行查詢、提取和瀏覽。
如圖1所示，檢測(cè)報(bào)警裝置分別為固定式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站5、便攜式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站6、蜂窩電話7、GSM短信息發(fā)送及聲音報(bào)警裝置8。本實(shí)施例中，通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)與固定式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站5、便攜式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站6、蜂窩電話7、GSM短信息發(fā)送及聲音報(bào)警裝置8相連接，可以通過GSM手機(jī)短信息報(bào)警或聲音報(bào)警。
本實(shí)施例中，全景攝像機(jī)和特寫攝像機(jī)分別通過視頻傳輸電纜與本地監(jiān)控站1相連，并且每臺(tái)特寫攝像機(jī)安裝在獨(dú)立的高速云臺(tái)上，每臺(tái)高速云臺(tái)通過RS485通訊接口及轉(zhuǎn)換接口與本地監(jiān)控站1的RS232通訊接口相連接。
如圖3所示，本裝置監(jiān)測(cè)的全景圖像及特寫圖像均采取單幀的JPEG圖像格式，可以從1幀-15幀任意調(diào)節(jié)，自動(dòng)按年、月、日、小時(shí)、分鐘、秒保存在本地監(jiān)控站存儲(chǔ)器中，并且自動(dòng)循環(huán)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程備份存儲(chǔ)。本裝置能實(shí)現(xiàn)在活動(dòng)物體發(fā)生移動(dòng)時(shí)的自動(dòng)拍攝并在靜止時(shí)自動(dòng)停止記錄，所存儲(chǔ)的圖像均為有效信息，節(jié)約了儲(chǔ)存空間。
本實(shí)用新型中，回放畫面采用全景圖和特寫圖并可分別播放，回放速度在0-25幀/秒之間連續(xù)可調(diào)，可以對(duì)任意一個(gè)回放畫面任意放大。檢索方式是按日期和時(shí)間檢索并可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)端可以檢索客戶主機(jī)錄像內(nèi)容和可對(duì)客戶主機(jī)實(shí)行遠(yuǎn)程圖像傳輸。
本實(shí)用新型可應(yīng)用于大場(chǎng)景下的軍事演習(xí)監(jiān)控以及作戰(zhàn)指揮裝置、重要軍事設(shè)施、軍事要地和軍事倉(cāng)庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?？蓱?yīng)用于銀行、證券營(yíng)業(yè)場(chǎng)所、賓館酒店大廳、工廠內(nèi)外環(huán)境、連鎖超市、機(jī)場(chǎng)、車站、無人值守貨場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)控。還可用于監(jiān)獄看管和醫(yī)院監(jiān)護(hù)。
權(quán)利要求1.一種快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，由本地監(jiān)控站、圖像采集卡、全景攝像機(jī)、特寫攝像機(jī)、高速云臺(tái)、轉(zhuǎn)換接口和監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置所構(gòu)成，其特征在于所述的本地監(jiān)控站為雙CPU工控主機(jī)，圖像采集卡插接在本地監(jiān)控站PCI總線插槽內(nèi)；所述的全景攝像機(jī)帶有廣角鏡頭并通過視頻連接線與設(shè)置在本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連接；所述的特寫攝像機(jī)帶有長(zhǎng)焦距變焦鏡頭并安裝在高速云臺(tái)上，特寫攝像機(jī)通過視頻連接線與設(shè)置在本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連，高速云臺(tái)通過轉(zhuǎn)換接口與本地監(jiān)控站的RS232串行口相接，圖像采集卡采集的數(shù)據(jù)以幀為單位存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，其數(shù)據(jù)格式為JPEG數(shù)字圖像壓縮格式；所述的本地監(jiān)控站通過通訊網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換接口由RS485接口芯片和RS232接口芯片所構(gòu)成，高速云臺(tái)的RS485通訊接口通過RS485接口芯片和RS232接口芯片與本地監(jiān)控站RS232通訊接口的發(fā)送端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，其特征在于所述的通訊網(wǎng)絡(luò)分別為PSTN、ISDN、ADSL、LAN、INTERNET網(wǎng)絡(luò)或無線通訊網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置分別為固定式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站、便攜式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站、GSM短信息發(fā)送裝置和聲音報(bào)警裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，其特征在于所述的存儲(chǔ)器分別為固定式和移動(dòng)式硬盤。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種快速多目標(biāo)人像自動(dòng)識(shí)別與跟蹤安全防御裝置，由本地監(jiān)控站、全景攝像機(jī)、特寫攝像機(jī)、高速云臺(tái)、轉(zhuǎn)換接口和監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置所構(gòu)成。全景攝像機(jī)帶有廣角鏡頭，特寫攝像機(jī)帶有長(zhǎng)焦距變焦鏡頭并安裝在高速云臺(tái)上，兩部攝像機(jī)與本地監(jiān)控站內(nèi)的圖像采集卡相連，高速云臺(tái)經(jīng)轉(zhuǎn)換接口與本地監(jiān)控站的串行口相接，圖像以幀為單位的JPEG數(shù)字圖像壓縮方式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，本地監(jiān)控站經(jīng)各種通訊網(wǎng)絡(luò)與固定或便攜式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站、GSM短信息發(fā)送和聲音報(bào)警裝置相連接，通過拍攝人像頭部的特寫鏡頭獲得清晰的人像臉部圖像。具有節(jié)省存儲(chǔ)空間、信息存儲(chǔ)量大、回放檢索方便、報(bào)警功能強(qiáng)、便于遠(yuǎn)程傳輸和設(shè)備投資少的優(yōu)點(diǎn)。適用于各種環(huán)境的安防監(jiān)控。
文檔編號(hào)H04W4/14GK2667571SQ200320102119
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2003年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者苗蘭珍, 姜震, 胡復(fù)培, 王雪晶 申請(qǐng)人:北京雷波泰克信息技術(shù)有限公司