CN102254395A - 基于智能视频分析的物品失窃检测与报警装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于智能视频分析的物品失窃检测装置和方法。检测算法使用二维相关运算，通过比较监视区域内各帧之间相似度来判断物品是否失窃，灵敏度高，抗干扰性好，设定后忽略背景影响无需更新目标区域像素。根据本算法的装置由UPS功能电源、摄像机、红外线灯组、DSP算法分析电路、报警电路、视频录像存储设备等六个部分组成。本发明可应用于各种物品防盗监测领域，在所监视的物品被移走后发出报警信号，并且将物品丢失前后15s的视频进行存储，提供公安机关破案线索。本发明提供了一种应用先进电子技术、多重安全设计，能够实时监视贵重物品，防止其失窃的新装置。

Description

基于智能视频分析的物品失窃检测与报警装置和方法

技术领域：

本发明属于计算机视觉传感器技术、图像识别技术、计算机控制技术在监控领域的应用，是一种利用计算机视觉方法对监控视频进行智能分析以判断视场内被监控物品是否失窃的装置。

背景技术：

在传统监视领域中，视场内的监视一般都是有专门的安保人员轮流24小时看守，或者在含有多个监控屏幕的电视墙前面的专人监控，这种做法不但浪费人力，同时由于长时间的连续观察非常容易引起视觉疲劳，容易遗漏案发时的细节。

为解决上述人工检测识别方法存在的问题，目前较多采用的是将视频捕获设备获取的视频实时地传输到终端设备，如计算机上，通过分析被监视物品附近是否有运动目标出现，如果有运动目标出现，则当运动目标离开被监视物品时判定监控物品是否还存在的方法，这种方法适合监视多个目标的场景，但是这种方法目前的误报率和漏报率很高。

本发明所提出的通过二维相关运算计算视频帧之间相似度的方法和基于此方法的物品失窃检测和报警能够实时监视目标物品的状态，及时发出警报信号，提高准确率，同时能够自动保存案发前后的视频记录，方便物主及公安机关锁定嫌疑人。这些功能很好的弥补了传统监视产品性能的不足，节约人力物力。

近年来，随着国民经济的快速发展和综合国力逐步提高，智能化监视***在军事、银行、交通等关键行业的预警、安全防范和现代化管理中的需求和应用愈加广泛。作为视频监控***中的智能监控装置，本发明具有很好的应用前景和巨大的市场需求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于智能视频分析的物品失窃检测方法与装置，本发明所公开的方法采用二维相关算法，该方法对环境的光照变化具有很强适应能力。本发明所公开的装置在操作人员不参与的情况下能够完成物品的状态进行实时监测，对失窃事件能够及时报警，具有实时性高，不间断工作，及时记录作案现场的视频信息的优点。

本发明所公开的的基于视频分析的物品失窃检测方法的处理过程主要包括：人为的选取目标物体所在的区域的图像矩阵，自适应设置检测的阈值，实时分析每帧视频中目标矩阵的相似度，根据相似度和检测阈值的大小判断物品是否丢失。

人为的选取目标物体所在的区域的图像矩阵，即选取目标区域的位置和大小，设定视频算法分析的对象。自适应设置检测的阈值，根据场景中有目标物和没有目标物两种情况，计算出两个相似度，然后以两个相似度的平均值作为阈值，这种阈值设定方法具有很好的自适应性。在实时监控的过程中计算每帧图像与目标图像之间的相似度，根据检测阈值判断目标是否被窃取。

本发明所公开的基于智能视频分析的物品失窃检测与报警装置，采用具有UPS功能的电源，能够消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，同时当***断电时能够正常工作同时发出警报信号。

摄像机与红外线灯组装在一起，安装在被监控目标的前方能够在视场获得目标较大面积的位置，距离10米范围以内。

DSP视频采集与处理电路包含片SDRAM(MT48LC4M32B2)芯片作为处理器内存，设有JTAG调试端口，PCI接口，存储程序和数据的FLASH芯片AM29LV033C，视频解码芯片TVP5150，视频编码芯片ADV7174等构成一个视频分析处理的平台。

报警电路包含两路继电器的干接点输出，分别作为闪烁灯光的开关和报警声开关，在物品移走后，现场的闪烁灯打开，扬声器发出报警声音。

视频记录存储设备：使用工控机和硬盘***作为视频录像存储设备，通过PCI与DSP视频采集与处理电路连接，能够连续的进行视频存储，或者只存储报警前后15s的视频信息。

附图说明：

图1为本发明的算法框图。

图2为本发明装置的结构框图。

图3为本发明装置的DSP视频采集与处理电路

具体实施方式：

为了使本技术领域专业人员能够更好地理解本发明的方法和装置，下面结合附图和实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1为本发明的算法流程图，在设定监控目标时需要初始化模块101和模块102，每一次更新目标都需要重新初始化这两个模块。重新初始化时首先录制一段没有目标的背景视频，然后放上目标物品在录制一段视频，两段视频完成后，然后手动在主控机显示器上提取目标物品的像素区域，接下来***会自动进行模块102的运算，最后自动进入工作状态。进入工作状态后，***会在103、103、105模块中循环判断，当106模块或105模块判断为否时，算法会进入到报警输出106模块中去，并且持续发出警报信号，直到管理人员复位***为止。

图2为本发明装置的结构框图，如图201模块为UPS功能的电源模块，为整个***提供稳定安全的电源，在供电被犯罪分子切断时具有3分钟的持续供电能力，同时***会发出警报信号。为了拍摄清晰的目标图像202模块安装在监视目标的10米范围之内。203模块直接分析来自202的视频信号，并且连续地将视频信号传输给205装置，当203模块检测出物品被窃时发出报警信号给报警电路。205为工控机设备能够设置连续或分段存储视频信息。

图3为DSP视频采集与处理电路的结构，电路中除包括SDRAM、FLASH、JTAG等基本芯片外，还有301模块作为视频解码芯片，将模拟的视频信号转换成数字信号。DSP视频采集与处理电路与主控机通过PCI接口连接，可以实现高速的数据传输。

Claims (10)

1.一种智能视频物品失窃检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、提取目标物品区域像素；步骤二、根据目标被移走的帧和目标存在的帧所测的相似度设定监测阈值；步骤三、将当前帧与提取的目标像素进行相关运算提取相似度；步骤四、比较步骤三所得的相似度与检测阈值比较，相似度低于阈值时报警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于目标像素的提取有操作人员自行设定，选取最小的可以包围目标的矩形框内的像素作为目标像素，确定矩形框的大小和位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于检测阈值的设定是通过二维相关运算求目标存在的帧与目标存在的帧之间的相似度R_sim1和目标存在的帧与目标不存在的帧之间的相似度R_sim2，并求取相似度R_sim1和相似度R_sim2的平均值作为检测阈值。

检测阈值计算公式为： $R_{\mathrm{sim}1}=\mathrm{sum}\{(A_1-\mathrm{mean}\left(A_1\right))\⊗(A_1-\mathrm{mean}\left(A_1\right))\}$

$R_{\mathrm{sim}2}=\mathrm{sum}\{(A_1-\mathrm{mean}\left(A_1\right))\⊗(A_n-\mathrm{mean}\left(A_n\right))\}$

G_T＝(R_sim1+R_simm2)/2

其中A₁表示目标存在时目标区域的像素矩阵，A_n表示目标不存在时目标区域的像素矩阵，两个像素矩阵大小相同均为m×n，mean(A)表示A中所有元素的平均值，R_sim代表相似度，代表矩阵叉乘，sum{}表示矩阵元素求和，G_T表示监测阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当前视频帧目标矩阵的相似度为：

$R_{\mathrm{simc}}=\mathrm{sum}\{(A_1-\mathrm{mean}\left(A_1\right))\⊗(A_c-\mathrm{mean}\left(A_c\right))\}$

比较R_simc与G_T，如果R_simc大于G_T则物体判定目标存在；如果R_simc小于G_T则物体判定目标失窃。

5.根据权利要求1所述方法的智能视频物品失窃检测和报警装置，其特征在于由UPS功能电源、摄像机、红外线灯组、DSP视频采集与处理电路、报警电路、视频记录存储设备等六个部分组成。电源部分带有UPS电路，使装置在电源异常时继续工作并且发出报警信号。摄像机对视场内的监视场景实时拍摄，在视场较暗时红外线灯组自动调节照射强度使视场的亮度保持在一定范围之内，DSP视频采集与处理电路捕获摄像机的视频信号，进行实时的目标监视和摄像机状态分析，当监视目标丢失，摄像机被遮挡，失帧或者市电供电中断时通过报警电路发出报警信号，并且存储之前15s和之后15s的视频记录。

6.根据权利要求5所述的智能视频物品失窃检测和报警装置，其特征在于电源为市电整流滤波稳压电路或电池与UPS电源的组合，有效降低电源纹波，隔离浪涌，在供电被犯罪分子切断后能够独立工作3分钟，同时***会发出警报信号。

7.根据权利要求5所述的智能视频物品失窃检测和报警装置，其特征在于摄像机为PAL或NTCS的视频格式输出，并且与红外线灯组合进行视场亮度的动态调整。

8.根据权利要求5所述的智能视频物品防盗监控装置，其特征在于DSP视频采集与处理电路由DSP主处理芯片、视频解码芯片、FLASH程序存储器、SDRAM数据存储器、主控计算机通信电路和***电路组成，其中DSP主处理芯片运行权利要求1中所述的智能视频物品失窃检测方法。

9.根据权利要求5所述的智能视频物品失窃检测和报警装置，其特征在于报警电路由剧烈闪烁的LED灯和大功率报警扬声器组成。

10.根据权利要求5所述的智能视频物品失窃检测和报警装置，其特征在于视频记录存储设备由工控机和硬盘***组成，能够按照设定实时连续存储视频信号或者只存报警前后15s的视频监控录像。

Images