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CN1568619A - 使用图像信号边缘检测的保安系统和警报方法 - Google Patents

使用图像信号边缘检测的保安系统和警报方法 Download PDF

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Abstract

在这里公开了一种使用视频图像信号边缘检测的警报生成方法和保安系统。所述警报生成方法包括如下步骤：a)对视频图像信号进行解码并且从经过解码的视频图像信号中提取亮度信号；b)对所提取的亮度信号高频成分进行滤波并且检测视频图像信号内部的边缘成分；c)只从检测到的边缘成分中提取处于预定的第一阈值范围以内的值；d)累积一个视频图像的检测到的边缘成分；以及e)如果累积值小于预定的第二阈值，则运行报警设备。当入侵者用覆盖物遮蔽摄像机镜头，所述保安系统能够通过确定摄像机受到遮蔽这个事实来产生警报。

Description

使用图像信号边缘检测的保安系统和警报方法
技术领域
本发明涉及一种使用了视频图像信号捕获的保安系统，尤其涉及一种使用视频图像信号边缘检测的警报生成方法和保安系统，所述方法和系统能够将那些表示捕获到的视频图像信号不恰当的信息通知给监视者。
背景技术
随着电力、电子、计算机与通信技术的发展，用于组合视频信息、音频信息等多种信息块的多媒体技术得到了全新和快速的发展。目前已经通过上述先进技术开发了一种DVR(数字录像机)。这种DVR被用于替换现有的保安系统，也就是用于安全和监视的CCTV(闭路电视)系统。出于安全和监视目的，CCTV使用模拟类型的录像带等来记录和保存视频图像，而DVR则数字化视频图像并且保存数字化的视频图像。由于DVR通常可以在现有模拟类型的连续记录和保存的基础上提高图像质量，因此将DVR用作数字存储介质的用途也在不断增长。
通常，一个具有视频捕获设备和记录设备的保安系统被用于监视预定区域或者在公寓大厦、店铺、银行或其他场所追踪罪犯。虽然保安系统得到了广泛使用，但是也使用了各种方法来妨碍保安系统的运作。例如，有一种妨碍保安系统运作的方法是切断摄像机的输出线。在摄像机输出线被切断的地方，由于没有在显示器或记录器中显示或记录恰当的视频图像，因此存在不能通过监视预定区域来恰当地识别罪犯的问题。
作为解决上述问题的技术，存在一种在输入不恰当的视频图像信号时使用同步信号来产生警报的方法。
图1描述了一种常规保安系统中采用的执行警报生成过程的示范性系统结构。
在图1所示的常规保安系统中，如果视频解码器10、12和14接收到摄像机输出的合成视频信号，并且通过检测同步信号以输出该检测到的同步信号，则控制器16通过确定是否检测到水平同步信号来控制警报发生器的驱动。因此，由于无法在罪犯切断摄像机输出线的地方检测到水平同步信号，因此会以预定周期输出一个警报声音，监视者就可以对警报声音作出响应而执行应急措施。
然而，由于在罪犯通过涂抹外物或使用覆盖物遮蔽摄像机镜头的时候仍然输入恰当的合成视频信号，因此控制器16无法产生一个警报声音。在这种情况下，假如监视者没有进行监视，则无法对保安系统进行恰当的操作。
发明内容
因此，本发明是在考虑到上述问题的情况下产生的，并且本发明的一个目的是提供一种使用了视频图像信号边缘检测的警报生成方法和保安系统，所述方法和系统能够感测遮蔽状态，当通过覆盖摄像机镜头来遮蔽摄像机时，所述方法和系统能向监视者通知紧急情况。
根据本发明的一个方面，通过提供一种在保安系统中使用边缘检测来产生警报的方法，可以实现上述及其他目标，其中所述保安系统接收多个数字摄像机输出的视频图像信号并且显示或记录所述视频信号，所述方法包括如下步骤：a)对视频图像信号进行解码并且从经过解码的视频图像信号中提取亮度信号；b)对提取的亮度信号高频成分进行滤波并且检测视频图像信号内部的边缘成分；c)只从检测到的边缘成分中提取那些处于一个预定的第一阈值范围以内的值；d)累积一个视频图像的检测到的边缘成分；以及e)如果累积值小于一个预定的第二阈值，则运行一个报警设备。
根据本发明的另一个方面，提供了一种保安系统，其中包括：多个摄像机，用于提供从监视区域捕获的视频图像；多个视频解码器，用于对来自摄像机的视频图像信号进行解码并且从视频图像信号中提取亮度信号；以及一个遮蔽检测器，用于对从相应视频解码器中提取的亮度信号高频成分进行滤波，从视频图像信号中检测边缘成分，只提取那些处于预定的第一阈值以内的值，累积一个视频图像的所提取的值，以及如果积累值小于预定的第二阈值，则产生一个报警信号。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将会更清楚地理解本发明的上述与其他目标、特征以及其他优点，其中：
图1是一个对常规保安系统中采用的执行警报生成过程的示范性系统结构进行描述的视图；
图2是一个对根据本发明一个实施例的示范性保安系统进行描述的视图；
图3是一个对根据本发明一个实施例并使用了边缘检测来产生警报的方法进行描述的流程图；以及
图4是一个对根据本发明实施例的警报生成方法加以说明的视图。
具体实施方式
现在将参考附图来对本发明的优选实施例进行详细描述。在以下描述中，在有可能导致本发明主题不清楚的时候，将会省略在此引入的已知功能和结构的详细说明。
图2是一个描述了根据本发明一个实施例的示范性保安系统结构的视图。从细节上讲，其中将遮蔽检测器24添加到了采用DVR(数字摄像机)的常规保安系统所包含的视频解码器20的后级。
参考图2，其中一个摄像机对一个监视区域进行拍摄并且以合成视频信号的形式来提供捕获到的视频图像信号。并且通常可以根据所述监视区域来安装多个摄像机。
一个视频解码器20对应于一个摄像机，它为一个从摄像机输出的合成视频信号执行A/D(模/数)转换和解码。所述视频解码器20从合成视频信号中检测同步信号，并且从合成视频信号中提取亮度信号和颜色信号，以便输出所提取的亮度和颜色信号。
视频处理器22对从视频解码器20输出的解码视频图像信号进行处理，以便将分割的屏幕图像显示在一个显示器上。视频处理器22包括水平和垂直定标器(scaler)、一个帧存储器以及一个存储控制器，此外还包括一个用于压缩预定视频图像并将其存入记录设备的活动图像压缩器以及一个解压缩器。
遮蔽检测器24对视频解码器20分离的亮度信号高频成分进行滤波，并且从视频图像信号中检测边缘成分，所述遮蔽检测器24只提取处于一个预定第一阈值范围以内的边缘成分，并且累积一个视频图像的所提取的值，此外还在积累值小于一个预定第二阈值的情况下产生一个报警信号。遮蔽检测器24包括一个设置在其前级的HPF(高通滤波器)，以便从视频图像信号中检测边缘成分。
高频成分存在于具有不同亮度的对象分界面区域的视频图像信号中。因此，在以HPF为基础对所提取信号滤波之后，本发明通过将一个阈值与检测到的边缘成分的累积值进行比较来检测遮蔽屏幕状态，从而基于所述检测来产生一个警报声音。所述“遮蔽屏幕状态”则定义为摄像机镜头为某个覆盖物所遮蔽时的状态。
现在参考图3和4来描述一种用于在具有上述系统元件的保安系统中产生警报的方法。
图3是对根据本发明实施例并且使用了边缘检测来产生警报的方法进行描述的流程图；图4则是一个对依照本发明实施例的警报生成方法加以说明的视图。
参考图3，本发明是从一个视频图像中检测边缘成分并且基于检测结果来确定是否应该产生警报。也就是说，如果输入了一个视频图像，那么在步骤30，遮蔽检测器24会将一个累积值(H-sum)初始化为“0”。对安装在遮蔽检测器24前级的HPF所输入的亮度信号高频成分进行滤波，并且从视频图像中检测边缘成分。为了从视频图像中提取对象轮廓，本发明使用了HPF(例如H(z)＝-0.5z～+～1～-0.5z^-1)来强调视频图像信号轮廓。HPF可以使用两个滤波器来检测水平和垂直方向的边缘成分。在这种情况下，添加了一个用于对两个滤波器输出进行求和的加法器。然而为了简化硬件结构，也可以使用一个只检测水平方向边缘成分的HPF。
如上所述，如果HPF检测到边缘成分的取样(f_sample)，则在步骤32中获取这些取样的绝对值。在步骤34中，从样本的绝对值中减去一个下阈值(threshold_Low)并且获取一个作为预定第一阈值的新取样值。从绝对值中减去下阈值是为了消除那些实际不能看到的对象分界面区域成分、噪声等等。如果新取样值小于“0”，则在步骤36中将新取样值设定为“0”。如果在上述步骤34中得到的新取样值(f_sample)大于预定上阈值(threshold_High)，则在步骤38中将新样本值设定为上阈值。将新样本值设定为上阈值的原因则是防止视频图像中包含的具有相对较大值的轮廓成分的白噪声产生的故障，这样一来，即使只有部分图像具有清晰的轮廓成分，也不能不将其选为恰当的视频图像。图4(a)、4(b)和4(c)是对借助于HPF来检测边缘成分的后续处理加以说明的视图。
本发明仅仅从借助于HPF检测的边缘成分中提取了处于预定第一阈值范围以内的值，并且在步骤40从所提取的值中获取了某个视频图像的累积值(H_sum＝H_sum+f_sample)。如果在步骤42中累积了关于一个视频图像的全部边缘成分，则在步骤44中，遮蔽检测器24确定关于这个视频图像边缘成分的累积值(H_sum)是否小于预定的第二阈值(threshold_total)。依照摄像机捕获的屏幕视频图像，可以用可变方式来设定第二阈值(threshold_total)。作为上述步骤44的判定结果，如果某个视频图像边缘成分的累积值小于预定的第二阈值，则遮蔽监测器24向警报发生器输出一个报警信号，以使警报发生器能在步骤46产生一个预定的警报声音。
这样一来，监视者接收到警报声音并且可以对紧急情况做出响应，从而进行快速行动。
工业实用性
从以上的描述可以明显看出，即使入侵者用覆盖物遮蔽摄像机镜头，本发明也能通过判定一个不恰当的信号输入来产生警报声音，由此将保安系统的效率增至最大。
尽管在这里为了说明目的而对本发明的优选实施例进行了描述，但是本领域技术人员将会了解，在不脱离本发明范围的情况下，多种修改、添加和替换都是可行的。因此，本发明并不局限于上述实施例，与此相反，本发明是通过权利要求及其等价物的完整范围来限定的。

Claims (5)

1.一种用于在保安系统中使用边缘检测来产生警报的方法，其中所述保安系统接收从多个摄像机输出的视频图像信号并且显示或记录所述视频图像信号，所述方法包括如下步骤：
a)对视频图像信号进行解码并且从经过解码的视频图像信号中提取亮度信号；
b)对所提取的亮度信号高频成分进行滤波并且检测视频图像信号内部的边缘成分；
c)只从检测到的边缘成分中提取处于一个预定的第一阈值范围以内的值；
d)累积一个视频图像的检测到的边缘成分；以及
e)如果累积值小于一个预定的第二阈值，则运行报警设备。
2.如权利要求1所述的方法，其中第一阈值范围包括一个上阈值和一个下阈值，以便消除那些无法识别的白噪声和亮度成分。
3.如权利要求1所述的方法，其中第二阈值是根据摄像机捕获的屏幕视频图像而以可变方式设定。
4.一种保安系统，包括：
多个摄像机，用于提供从监视区域捕获的视频图像；
多个视频解码器，用于对来自摄像机的视频图像信号进行解码并且从视频图像信号中提取亮度信号；以及
遮蔽检测器，用于对从相应视频解码器中提取的亮度信号高频成分进行滤波，从视频图像信号中检测边缘成分并且只提取那些处于预定的第一阈值以内的值，此外还累积一个视频图像的所提取的值，如果所述积累值小于预定的第二阈值，则产生报警信号。
5.如权利要求4所述的保安系统，其中第二阈值是根据摄像机捕获的屏幕视频图像而以可变方式设定的。
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