一种基于Kinect的室内简易监控报警系统及方法与流程

本发明涉及深度视觉技术领域，尤其涉及一种基于Kinect的室内简易监控报警系统及方法。

背景技术：

随着当前科学技术的飞速发展，很多监控系统添加了比较先进的技术，使得监控系统越来越智能。目前的室内监控系统只具有对监控对象的简单的行为分析、视频录制和实时警报等，但是对陌生人的进入，监控系统并不能对此作出反应，需要人来判断，有论文提到，基于OpenCV库的来实现视频中人体目标的检测，但需要计算机实时处理视频的每一帧，计算量大且只能判断有人入侵而不能判断是否是陌生人，无法达到智能安防效果。Kinect深度摄像头的出现，让计算机视觉领域得到了快速发展。Kinect在家庭智能监控系统中的应用，利用Kinect的骨骼追踪和人脸识别的关键特性来实现智能监控，骨骼跟踪能在夜间有效辨别人体信息，即使身体遮挡、旋转和脸部遮挡也能被识别，也可以通过检测可疑动作来实施报警，但是这种报警方式需要建立一定数量的行为库，且仅通过检测行为特征并不能有效的判断是否是入侵者，而且Kinect必须和主机连接。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于Kinect的室内简易监控报警系统及方法，将传统的监控摄像头换成Kinect采集深度图像，能快速获取对象的距离信息，而Kinect不直接与电脑相连，而是与树莓派连接，达到电脑和Kinect分离的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于Kinect的室内简易监控报警系统，包括计算机监控客户端、路由器、若干Kinect和若干树莓派，所述Kinect通过USB线与所述树莓派连接，所述树莓派通过所述路由器与所述计算机监控客户端进行无线连接，其中

所述Kinect用于采集图像信息；所述树莓派用于驱动Kinect获取监控环境的图像信息、接收来自Kinect的图像信息以及将图像信息发送至所述计算机监控客户端；所述计算机监控客户端用于接收树莓派传送的图像信息、通过snake算法完成人体模型提取以及建立人体数据库。

进一步地，所述Kinect的数量为3，所述树莓派的数量为3；所述3个Kinect成正三角形分布安装在监控区域内，用于获取监控区域内的三维点云图。

本发明的另一目的是提供一种基于Kinect的室内简易监控报警方法，包括下述步骤：

S1、3个Kinect采集监控区域内的彩色图像和深度图像，从而获取监控区域内的三维点云图；

S2、在三维点云图中，树莓派获取人体的运动信息，得到人体初始外轮廓；

S3、根据人体初始外轮廓，计算机监控客户端提取人体的三维形状特征，得到人体三维空间坐标和人体参数；

S4、重复步骤S1-S3，计算机监控客户端建立人体数据库；

S5、Kinect进行实时监控，若有人出现监控视频中，则树莓派提取此人体的三维形状特征，并将其与人体数据库进行配对；若配对结果为陌生人，则启动报警系统进行报警。

进一步地，所述步骤S2中，树莓派使用帧差法获取人体的运动信息。

进一步地，所述步骤S3中，计算机监控客户端采用snake算法提取人体的三维形状特征。

进一步地，所述步骤S3的人体参数包括：人体高度、臂长、腿长和头部大小。

进一步地，所述步骤S4中计算机监控客户端建立人体数据库，人体数据库还需录入每一个人体的个人信息，所述个人信息包括姓名、编号和指纹。

进一步地，所述步骤S5中启动报警系统进行报警，报警方式包括语音报警和计算机监控客户端监控界面的警示，启动报警后，计算机监控客户端记录陌生人的计入时间、人体三维空间坐标和人体参数，所述人体参数包括：人体高度、臂长、腿长和头部大小。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

(1)、本发明能够实现一台计算机控制多个Kinect摄像头，有利于多台监控设备的同一管理；

(2)、本发明树莓派相比计算机体积小、成本低且易于安装，能够实现简单的Kinect摄像头监控任务并完成与计算机主机的通信连接；

(3)、本发明在监控环境中进行实时的人体模型提取并与本地人员数据库进行对比从而完成实时监控，更加智能化，实现监控的高效率。

附图说明

图1是本发明一种基于Kinect的室内简易监控报警系统的安装示意图；

图2是本发明一种基于Kinect的室内简易监控报警方法的步骤流程图；

图3是本发明一种基于Kinect的室内简易监控报警系统的计算机监控客户端操作界面示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本发明方法主要包括两大步骤，首先就是录入监控区域内常住人口个人信息，并建立人体数据库，然后就是进行日常监控，若监控到有人没有与人体数据库配对，则判定为陌生人，启动报警。

本发明方法具体步骤流程如图2所示，为：

1、树莓派安装好ubuntumate16.04系统，并安装好openni驱动，配置好树莓派的开发环境。

2、安装并调整好Kinect的角度和距离问题，如图1所示，usb端连接树莓派，树莓派和Kinect连接好电源；树莓派和Kinect分为三组，在监控的区域内形成正三角形分布，这样有利于正确对人体三维形状进行提取。

3、Kinect采集监控区域的图像采集和三维重构：对监控区域获取的彩色图和深度图进行信息融合，获得监控区域的三维点云图。

4、人体区域点云分割和滤波去噪

树莓派获取到监控环境的三维点云数据后，使用帧差法获得监控区域中人体的运动信息，得到初始外轮廓。为提高人体三维形状的提取效率和准确率，对人体区域点云进行自适应均值滤波，对不稳定噪声点进行滤除，得到更为准确有效的人体点云数据。

5、人体三维形状的提取

计算机监控客户端为得到人体的三维空间位置信息和高度、臂长等人体参数，采用snake算法来逼近边缘，更精确地提取人体模型，得到人体三维空间坐标和各部位参数。

6、人体的识别和深度定位误差分析

计算机监控客户端通过人体建模后再对相同的人体进行识别和判断，输出人体的参数，并将识别参数和建模参数进行分析，分析定位误差，识别正确率和参数误差。

7、算法效率分析

计算机监控客户端通过信息融合的方法对监控区域进行了快速重建，采用背景减除法和自适应均值滤波进行人体点云区域选取和滤除噪声，然后采用snake算法对人体三维形状进行提取，得到人体三维空间坐标和各部位参数。

8、依照3-7步骤来多次测量几次，然后得到最终的人体模型，然后再建立指纹库。

9、搭建报警系统，包括检测到陌生人入侵时语言报警、客户端提示、监控目标并记录入侵时间、人体模型，分析出具体参数等等，实现智能报警。

如图3所示，在计算机监控客户端操作界面上实时显示三个Kinect采集到的视频数据，如有人出现且判断为常人，则会显示此人的个人信息，若此人判断为陌生人出现，则启动“非法入侵”警报提示，并进行语言警报。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。