专利名称：银行自助设备智能视频监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能视频监控系统技术领域，特别是一种融合背景建模、预测搜索和点跟踪结果的稳定的银行自助设备实时智能监控系统。
本发明采用的方法包括静态场景下的背景建模、目标检测、目标跟踪、目标行为识别。监控对象是银行自助设备周边发生的各种可能的危险行为。
背景技术：
现有的银行自助设备使用的是传统视频监控系统，并没有智能的视频监控功能。传统视频监控系统包含视频采集、移动侦测和压缩存储。视频采集使用了各种不同的相机，包括CCD相机、CMOS相机、红外相机等。移动侦测是检测视频序列中有运动的帧，并不检测和跟踪目标，并不是一种智能的视频分析方法。压缩存储主要采用了MPEG-4或H.264标准的编解码方法。当银行自助设备周边发生危险情况时，传统视频监控系统不能及时预警，通常是通过其他方式报警，然后人工查询监控录像进行事后取证。同时，当银行自助设备周边发生违反管理规则的行为时，不能主动及时地提醒当事人注意安全和周围的人保持秩序。
在银行自助设备的使用过程中，仍然存在一些不安全的因素，比如发生在银行柜员机的抢劫、可疑人员的游荡等。这就需要检测并记录可疑人员的图像、提醒正在使用银行自助设备的人、提醒保安、提醒周边的人保持业务秩序和安全距离等，以防患未然、保持秩序或者发生危险情况时及时报警。因此，开发智能视频监控系统取代传统的视频监控系统可以消除使用银行自助设备时的安全隐患和提高危险情况时的响应速度和事件的处理效率。
银行自助设备可能安置在室外，也可能安置在室内，可能安置在光照变化很强的背景中，也可能安置在光照比较暗的背景中。而目前的智能监控系统是通过调整参数来适应室内和室外环境的，应用于银行自助设备时跟踪性能不稳定、误报率高，甚至调整参数后也不能稳定跟踪目标，这就需要开发一种新的智能处理方法，来适应银行自助设备的应用环境。
现有的智能视频监控系统一般使用背景建模的方法检测目标，然后在已检测到的目标的基础上使用跟踪算法进行跟踪，跟踪结果依赖目标检测的结果，这正是在银行自助设备监控中性能不稳定的原因。本发明则根据银行自助设备的应用环境，提出了一种背景建模与点跟踪相结合的方法，能稳定有效地检测银行自助设备周边的异常情况，并及时提醒或者报警。
发明内容
本发明的目的在于提供一种银行自助设备的智能视频监控系统。
目标跟踪需要先检测目标，然后对检测到的结果进行跟踪。目标检测可分为基于块的检测和基于特征点的检测。目前较为常用的静态背景下的目标检测方式是背景建模方法，目标跟踪方法有很多，如Mean Shift、feature Selection、主动轮廓、多种特征的协方差、KLT点跟踪、Sift等，但是还没有一个方法能适用于所有场合。
银行自助设备的周边环境干变万化，室内室外情况都有，还可能有灯光的突然变化、阴影、目标的重叠、大目标的出现等情况，使得用背景建模的方法不能适应。背景建模的方法是对每一个象素点建立一个背景模型，然后用这个模型对新的图像进行判别，确定哪些是前景点哪些是背景点。用背景建模的方法得到的目标区域是由图像块组成的，在室内情况下经常出现一些由于光照变化引起的虚假目标区域。事实上背景模型是一个光照的模型，不是一个目标运动的模型，用背景建模方法得到的前景是光照变化的结果，而不一定是真正的目标区域。点跟踪的方法可以跟踪目标比较明显的特征点的运动，它可用于目标检测，也可用于目标的跟踪。如果目标占据图像比较大的比例，而且目标的不同部分存在不同的运动时，如人的四肢的摆动，那么用点跟踪的方法就难以正确检测出运动目标。
银行自助设备智能视频监控系统是要把运动目标检测出来并跟踪识别，检测是最重要的环节，本发明针对银行自助设备的应用环境特点，开发了一种稳定有效的智能视频监控系统。
银行自助设备智能视频监控系统由四个模块组成视频采集模块、视频分析模块、视频编码与存储模块和报警模块。
视频采集模块用于获取数字视频序列，兼容不同的相机，只要能产生数字图像信息的摄像机都可以作为采集模块。
视频分析模块由背景建模、前景提取、预测搜索、特征点跟踪、目标行为识别等子模块组成。用背景建模的方法可以得到光照变化引起的前景图像块，这些图像块可能是目标运动引起的，也可能是环境光照变化引起的。然后对前景图像块进行预测搜索和前景图像块覆盖下的象素点进行点跟踪，就可以消除光照变化引起的虚假图像块，因为光照变化对图像的影响，表现为图像亮度的变化，并不改变图像的纹理，用点跟踪的方法就能判别出光照变化引起的前景图像块是没有运动的。而且，点跟踪的方法可以一直跟踪图像块的运动，只要检测到目标图像块，目标就不会消失。因此，结合背景建模和点跟踪的方法，有利于提高系统的稳定性和有效性。目标行为判别用于判别是真实目标还是虚假目标，并根据制定的行为规则，判别目标行为是否异常。
视频编码与存储模块用于存储那些出现异常情况的视频序列，这样可以降低对存储介质容量的要求，提高视频查询的效率。
报警模块接收视频分析模块的信息，并产生或传送报警信号。报警信号可用于提醒周边的人注意遵守规则和提醒当事人保持警惕，也可用于报警处理。
综上所述，与其他智能视频监控系统相比，本发明提出的银行自助设备智能视频监控系统具有以下不同之处1)视频分析模块采用了背景建模、预测搜索和点跟踪相结合的方法，有效地消除了由于光照变化而引起的虚假目标，以及大目标不同部分运动的不一致而引起的目标检测错误，如行走中的人由于肢体运动的不一致而导致的目标检测错误。这样正好适应了银行自助设备的应用环境。
2)跟踪到的结果是由运动的有明显颜色变化的图像块序列组成的，便于目标的判别以及目标行为的识别。目标的运动一般是有规律的连续的，表现为连续运动的图像块，虚假目标的运动一般不是连续的，表现为图像块的不连续运动，或者图像块的不连续出现。
3)检测跟踪结果可用于提醒周边的人遵守规则和提醒当事人保持警惕，提高银行自助设备的使用效率，也可直接用于报警。
4)
图1是本发明的银行自助设备智能视频监控系统。
图2为本发明的视频分析模块。
具体实施例方式
银行自助设备智能视频监控系统框图如图1所示。整个系统由四部分组成视频采集模块、视频分析模块、视频编码与存储模块和报警模块。
视频采集模块用于采集视频，兼容不同的摄像机；视频分析模块用于检测和跟踪运动目标，消除虚假目标图像块，提高系统稳定性，以及目标行为识别；视频编码与存储模块根据视频分析模块的结果，存储异常目标行为的视频序列；报警模块用于实时传送和执行报警信息。
如图2所示，视频分析模块又可分为五个子模块背景建模模块、前景提取模块、预测搜索模块、点跟踪模块、目标行为识别模块。背景建模模块用于建立背景模型。前景提取模块用于提取反映光照变化的前景区域。预测搜索模块根据前一帧的目标位置预测当前帧的位置，搜索对应的前景图像块。点跟踪模块对提取的前景覆盖下的象素点进行跟踪。目标行为识别模块则对点跟踪的结果进行分析，提取真实的目标轨迹，并进行目标行为判别。
银行自助设备智能视频监控系统的具体实施流程如下第一，设定与预警相关的区域，包括银行自助设备本身的位置和预警区域。
第二，终端摄像机采集图像序列，分成两路，一路到视频分析模块，另一路到视频编码与存储模块。
第三，在视频分析模块中，首先用背景建模的方法建立背景模型，对每一帧待检测的图像，用已经建立的背景模型确定哪些象素点属于前景，并形成前景图像块。然后对前景图像块做目标运动的预测搜索和前景图像块覆盖下的象素点做点跟踪分析，确定哪些图像块属于运动图像块，并对运动的图像块在时间维上做连续的跟踪，形成图像块的运动轨迹。最后根据真实目标的运动轨迹是连续的假设，提取真实的运动目标，并对目标行为进行判别。
第四，在视频编码与存储模块，根据视频分析的结果，只存储那些出现异常的视频序列。
第五，如果出现违反设定规则的目标行为，立即输出报警信号。
本发明的特点与效果有1)视频分析模块的性能是稳定的，目标检测与跟踪使用了背景建模、预测搜索和点跟踪相结合的方法，目标检测与跟踪的结果不随银行自助设备的使用场景而变化，同时适用于室内和室外的环境。一般的智能视频监控系统考虑的是通用的应用环境，但是用于银行自助设备时，存在稳定性问题。银行自助设备的应用场合千变万化，有下雨天、下雪天、白天、晚上、室内室外，有灯光和无灯光，大目标和小目标等，所以银行自助设备智能视频监控系统必须能够适应很强光照和环境的变化，才可以实用化，这就要求视频分析必须是稳定的。
2)跟踪到的结果是由运动的有明显颜色变化的图像块序列组成的，便于目标的判别以及目标行为的识别。目标的运动一般是有规律的连续的，表现为连续运动的图像块，虚假目标的运动一般不是连续的，表现为图像块的不连续运动，或者图像块的不连续出现。
3)检测跟踪结果可用于提醒周边的人遵守规则和提醒当事人保持警惕，提高银行自助设备的使用效率，也可直接用于报警。
4)降低了对存储空间的要求。只对有异常目标运动的视频序列进行存储，可以大大降低存储空间，同时便于事后查询，因为每一个视频序列都对应一个目标行为。
5)可以扩展成为基于网络管理的视频监控系统。随着监控摄像头数目的大量增加，用计算机来管理监控视频存储是迫在眉睫的需求，采用基于智能视频分析的网络管理模式，是监控系统的发展趋势，同时也有利于监控视频的检索。
6)系统的实现可以是以下三种方式之一硬件实现、软件实现或者软硬件结合实现。
权利要求
1.一种银行自助设备智能视频监控系统，其特征在于，所述由四个模块组成视频采集模块、视频分析模块、视频编码与存储模块和报警模块，视频采集模块的输出分成两路，一路到视频分析模块，另一路到视频编码与存储模块，视频分析模块的输出分别控制视频编码与存储模块和报警模块，四个模块的功能分别为视频采集模块，用于获取数字视频序列，兼容不同的相机，只要能产生数字图像信息的摄像机都可以作为采集模块；视频分析模块，用于检测和跟踪运动目标，消除虚假目标图像块，提高系统稳定性，适应银行自助设备的不同应用环境，以及目标行为识别；视频编码与存储模块，根据视频分析模块的结果，存储异常目标行为的视频序列；报警模块，用于实时传送和执行来自视频分析模块的报警信息。系统的整体功能是通过设定银行自助设备的位置和预警区域，由视频分析模块检测和跟踪目标，并识别目标行为，选择存储包含异常目标行为的视频序列，同时由报警模块进行报警。
2.根据权利要求1的银行自助设备智能视频监控系统，其特征在于其中的视频分析模块，目标检测与跟踪使用了背景建模、预测搜索和点跟踪相结合的跟踪方法，其性能是不随银行自助设备的使用场景而变化，同时适用于室内和室外环境的，点跟踪只对用背景建模方法提取的前景区域覆盖下的象素点进行跟踪，跟踪的结果是运动的图像块序列。
3.根据权利要求1的银行自助设备智能视频监控系统，其系统是可以扩展为网络监控系统的。
4.根据权利要求1的银行自助设备智能视频监控系统，其系统可应用于基于行为、目标或者事件的视频检索。
5.根据权利要求1的银行自助设备智能视频监控系统，其系统可应用于装有摄像机的任意银行自助设备。
6.根据权利要求1的银行自助设备智能视频监控系统，其系统的实现可以是以下三种方式之一硬件实现、软件实现或者软硬件结合实现。
全文摘要
本发明涉及智能视频监控系统技术领域，特别是一种融合背景建模、预测搜索和点跟踪结果的稳定的银行自助设备实时智能监控系统。银行自助设备智能视频监控系统由四个模块组成视频采集模块、视频分析模块、视频编码与存储模块、报警模块。方法包括1，设定与预警相关的区域，包括银行自助设备本身的位置和预警区域；2，在视频分析模块中，用背景建模的方法建立背景模型，并提取前景图像块。然后对前景图像块做预测搜索和点跟踪分析，形成图像块的运动轨迹，然后对运动轨迹进行行为判别；3，在视频编码与存储模块，根据视频分析的结果，只存储那些出现异常的视频序列；4，如果出现违反设定规则的目标行为，立即输出报警信号。
文档编号G08B13/194GK101079171SQ20071010593
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者洪义平, 邹绘华 申请人:北京汇大通业科技有限公司