視頻監控方法及監控終端的製作方法

2023-06-07 05:05:41

專利名稱：視頻監控方法及監控終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種視頻監控方法及監控終端。
背景技術：
目前基於寬帶碼分多址接入(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA) 等無線網絡的無線監控終端已被廣泛使用，用戶可以在任意時間用移動終端(例如，手機) 或PC接入監控終端，進行實時視頻監控。隨著用戶會實時視頻監控在功能上的要求越來越高，目前，無線監控終端也能進 行用戶無幹預情況下的離線工作，例如，在用戶預設時間段內，監控終端自主進行錄像；或 者具有運動檢測功能的監控終端發現異常入侵後自動開始視頻錄像等。如上，目前的無線監控終端在自主進行錄像時，所能進行的操作僅僅包括在預定 時間段到達時開始錄像、在預定時間段結束時結束錄像以及在檢測到異常入侵時開始錄 像。但是，在諸如離線錄像這種工作模式中，監控終端一般處於無人操作的狀態，在遇到監 控場景變化時，監控終端無法根據這種變化進行自身的調整。例如，隨著入侵的物體不斷運 動，如果攝像頭朝向始終不動的話，運動物體很可能脫離攝像頭所能覆蓋的範圍，從而錄像 所得視頻文件的效果較差。在固定監控終端中，同樣存在以上的問題。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種視頻監控方法及監控終端，以至少解決上述問題。本發明的一個方面提供了一種視頻監控方法，包括監控終端根據獲得的在不同 時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；所述監控終端估計所述運動物體的運動趨 勢；所述監控終端根據所述運動趨勢，調整所述監控終端的攝像頭的角度。其中，所述監控終端根據所述運動趨勢，調整所述監控終端的攝像頭的角度包括 所述監控終端根據所述運動趨勢，估計所述運動物體在下一個時間點所處的位置；所述監 控終端判斷估計的所述位置是否位於所述視野中的預設區域內，若不是，則控制所述攝像 頭轉動相應的角度。其中，所述預設區域的中心為所述視野的中心。其中，監控終端根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體包 括所述監控終端確定相鄰時間點上的兩個圖像幀中每個像素點所對應的像素信息Y，其 中，所述相鄰時間點中的前一個時間點Tl上的圖像幀1中的像素點所對應的像素信息為 Y1，所述相鄰時間點中的後一個時間點T2上的圖像幀2中的像素點所對應的像素信息為 Y2 ；所述監控終端計算圖像幀2中每個像素點相對於圖像幀1中相應像素點的變化DY =
IY2-Y11，其中，I i I對i取絕對值操作；所述監控終端根據IY2-Y11判斷圖像幀2相對於圖 像幀1存在兩個變化區域，則確定存在運動物體，其中，所述兩個變化區域中的每個變化區 域中包含的所有像素點中，對應的DY大於變化閾值的像素點所佔的比例大於預設閾值。
其中，所述像素信息Y = 0. 299R+0. 587G+0. 114B，其中，R是Y對應的像素點的紅 色值，G是Y對應的像素點的綠色值，B是Y對應的像素點的藍色值。其中，所述變化閾值=SDY+TDY，其中，^iy為在所述攝像頭的視場和光照不變的情況 下，使得所述視野中對應的Y不大於^iy的像素點在所述視野中所有像素點中所佔的比例等 於第一閾值，Tdy為預先設置的用於容忍監控環境幹擾的第二閾值。其中，所述監控終端估計所述運動物體的運動趨勢包括所述監控終端計算T2的 後一個時間點T3上的圖像幀3中每個像素點相對於圖像幀2中相應像素點的變化DY = IY3-Y2 ；所述監控終端根據判斷圖像幀3相對於圖像幀2存在兩個變化區域，則 根據圖像幀3相對於圖像幀2的兩個變化區域以及圖像幀2相對於圖像幀1的兩個變化區 域，估計所述運動物體的運動趨勢，確定所述運動物體在圖像幀1、圖像幀2和圖像幀3中分 別所處的變化區域。其中，所述監控終端根據所述運動趨勢，估計所述運動物體在下一個時間點所處 的位置包括所述監控終端確定所述運動物體在圖像幀1、圖像幀2和圖像幀3中分別所處 的變化區域的中心位置(xl，yl)、(x2, y2)和(x3, y3)，根據(xl,yl)、(x2, y2)和(x3, y3) 估計所述運動物體在T3的下一個時間點Τ4所處的位置。其中，所述運動物體在Τ3的下一個時間點Τ4所處的位置為(x4，y4)，其中，
5 15 1
x4=-x3 + -xl-2x2，y4=-y3 + -yl-2y2。
2 2 2 2本發明的另一個方面提供了一種監控終端，包括運動監測模塊，用於根據獲得的 在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；趨勢估計模塊，用於估計所述運動物 體的運動趨勢；控制模塊，用於根據所述運動趨勢，調整所述監控終端的攝像頭的角度。通過本發明，監控終端根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動 物體，則估計該運動物體的運動趨勢，根據該運動趨勢調整攝像頭的角度，解決了相關技術 中攝像頭固定導致監控效果較差的問題，監控終端能自動調整攝像頭角度以跟蹤視野內的 運動物體，從而獲得最佳的監控效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的視頻監控方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的監控終端的結構框圖；圖3是根據實施例2的監控終端的詳細結構框圖；以及圖4是根據實施例3的物體運動趨勢的像素變化示意圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不衝突的 情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。圖1是根據本發明實施例的視頻監控方法的流程圖，該方法包括步驟S102，監控終端根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；步驟S104，監控終端估計該運動物體的運動趨勢；以及步驟S106，監控終端根據該運動趨勢，調整監控終端的攝像頭的角度。在相關技術中，在諸如離線錄像這種工作模式中，監控終端處於無人操作的狀態， 從而不能根據監控場景的動態情況進行攝像頭轉動等必要的操作，這會導致離線錄像的視 頻文件中的信息量沒有達到比較理想的狀態，導致監控效果比較差。通過以上的方法，監控 終端可以自動控制攝像頭跟蹤運動物體進行拍攝，從而得到比較理想的監控效果。需要說明的是，以上的方法中，監控終端既可以是無線監控終端，也可以是有線監 控終端。以上的監控終端可以在離線工作模式(例如，離線錄像或稱自主錄像狀態)下，開 始採用以上的方法進行處理，從而提高離線工作模式下監控視頻的監控效果；監控終端還 可以在線工作模式(即由用戶控制監控操作的模式)下採用以上的方法進行處理，此時可 以通過終端的自動跟蹤，減輕用戶的操作負擔。在具體實施中，為了在保證監控質量的情況下，儘量減少攝像頭的轉動操作，在監 控終端根據運動趨勢，調整監控終端的攝像頭的角度的過程中，可以進行以下的處理監控 終端根據運動趨勢，估計運動物體在下一個時間點所處的位置；監控終端判斷估計的位置 是否位於視野中的預設區域內，若不是，則控制攝像頭轉動相應的角度。優選地，以上的預 設區域的中心可以為視野的中心，從而達到更加有效的監控效果。終端可以根據實際的情況，選擇不同的運動估計方法，以下舉例說明一種實現簡 單方便的運動估計方法，在該方法中，監控終端根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定 視野中存在運動物體包括監控終端確定相鄰時間點上的兩個圖像幀中每個像素點所對應 的像素信息Y，其中，相鄰時間點中的前一個時間點Tl上的圖像幀1中的像素點所對應的像 素信息為Y1，相鄰時間點中的後一個時間點T2上的圖像幀2中的像素點所對應的像素信 息為Y2 ；監控終端計算圖像幀2中每個像素點相對於圖像幀1中相應像素點的變化DY =
IY2-Y11，其中，I i I對i取絕對值操作；監控終端根據IY2-Y11判斷圖像幀2相對於圖像幀 1存在兩個變化區域，則確定存在運動物體，其中，兩個變化區域中的每個變化區域中包含 的所有像素點中，對應的DY大於變化閾值的像素點所佔的比例大於預設閾值。其中，像素信息Y = 0. 299R+0. 587G+0. 114B，其中，R是Y對應的像素點的紅色值， G是Y對應的像素點的綠色值，B是Y對應的像素點的藍色值。該取值方式從統計規律上， 能夠保證不同的顏色的像素點對應的Y值相同的概率比較小。在實際應用中，由於攝像頭的拍攝過程中存在一定的噪聲，並且，考慮到監控環境 中可能存在一些不希望引起攝像頭轉動的變化(例如，視野中飛入一隻小蟲)，為了消除這 些幹擾，可以設定變化閾值=SDY+TDY，其中，為在攝像頭的視場和光照不變的情況下，使 得視野中對應的Y不大於Sdy的像素點在視野中所有像素點中所佔的比例等於第一閾值，Tdy 為預先設置的用於容忍監控環境幹擾的第二閾值。在採用以上舉例的方法進行運動估計的情況下，監控終端估計運動物體的運動趨 勢的過程可以包括監控終端計算T2的後一個時間點T3上的圖像幀3中每個像素點相對 於圖像幀2中相應像素點的變化DY= |Y3-Y2 ；監控終端根據判斷圖像幀3相對 於圖像幀2存在兩個變化區域，則根據圖像幀3相對於圖像幀2的兩個變化區域以及圖像 幀2相對於圖像幀1的兩個變化區域，估計運動物體的運動趨勢，確定運動物體在圖像幀1、圖像幀2和圖像幀3中分別所處的變化區域。通過這種趨勢估計方法，相比於通過顏色變 化趨勢來估計運動趨勢來說，具備更高的準確性。此時，監控終端根據運動趨勢，估計運動物體在下一個時間點所處的位置的過程 可以包括監控終端確定運動物體在圖像幀1、圖像幀2和圖像幀3中分別所處的變化區域 的中心位置(xl，yl)、(x2，W)和(x3，y3)，根據(xl，yl)、(x2，^ 和(x3，y;3)估計運動物 體在T3的下一個時間點T4所處的位置。其中，考慮到加速度等原因，運動物體在T3的下
一個時間點T4所處的位置為0^4)，其中，\4=魯\3 +全\1-2一4=》3 + ^1-272。圖2是根據本發明實施例的監控終端的結構框圖，該監控終端可以包括運動監 測模塊22，用於根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；趨勢估計 模塊對，用於估計運動物體的運動趨勢；控制模塊沈，用於根據運動趨勢，調整監控終端的 攝像頭的角度。以下描述的實施例1-3，綜合了上述多個優選實施例的技術方案。實施例1該實施例中，在無線監控終端進行錄像時，根據實時圖像幀判斷運動物體當前的 位置以及其運動趨勢，並根據需要驅動攝像頭進行必要的轉向，可以使運動物體在錄像場 景中始終處於中心或近中心區域。具體地，該方法包括下列步驟步驟1，監控終端進入自主錄像狀態，且可連續獲得實時的靜止圖像幀。步驟2，間隔固定時間，獲得靜止圖像幀，擁有時間上相鄰的多幀圖像後，基於相鄰 幀間的像素差異比較，判斷有無運動發生，若有運動發生，判斷運動物體當前在攝像頭視野 中的位置以及其運動趨勢。步驟3，在有運動發生的情況下，根據運動物體當前在攝像頭視野中的位置以及運 動趨勢，預測計算下一個時間點可能所處的位置，若該位置嚴重偏離攝像頭視野中心區域， 則驅動攝像頭轉動相應角度。對無運動發生或預計運動物體仍能停留在中心或近中心區域 的情況，不需要攝像頭作任何轉動。實施例2圖3是根據實施例2的監控終端的詳細結構框圖，其中攝像頭模塊301，包括軟體、硬體。攝像模塊302，包括軟體部分，以及保存錄像的存儲部件。運動跟蹤判斷模塊303。攝像頭方向調整驅動模塊304，包括軟體、硬體驅動以及用於轉動攝像頭的機電部 份。以下基於圖3說明本方法的基本運行方式如下(1)無線監控終端通過運動檢測方法，發現有物體入侵，錄像開始。攝像頭模塊 301不斷提供靜止圖像幀，攝像模塊302利用靜止圖像幀進行視頻編碼，並將編碼的數據寫 入存儲器件中。(2)攝像頭模塊301也向運動跟蹤判斷模塊303持續提供靜止圖像幀。運動跟蹤 判斷模塊303對相鄰時刻的三幅圖像幀進行像素比較，判斷出物體在剛剛過去的時間內進 行的兩次運動的的運動方向，並以此為依據判斷出下一時刻的運動趨勢。
(3)根據已獲得的運動趨勢，預測下一時刻物體在攝像頭視場中的位置，也就是在 圖像幀中的問題。如果預測物體將仍然停留在攝像頭視場中的靠近中心的位置，則攝像頭 不轉動；如果預測物體向攝像頭視場的邊緣運動，則驅動模塊304使攝像頭調整方向，從而 在後續時刻還能對運動物體實施有效監控。實施例3本實施例詳細了描述物體運動方向的判斷方法，具體說明如何基於圖像幀的像素 信息，來判斷物體在兩個時刻間的運動方向，並預測下一時刻的位置。為實現以上過程，具 體包含三方面，即像素變化類型的分類、基於區域像素變化的位置判斷、下一時刻位置預 測，以下分別進行說明(1)像素變化類型定義根據需求，最合適使用的像素信息表達是YUV格式像素信息中的Y值，Y定義如 下Y = O. 299R+0. 587G+0. 114B因為R、G、B的可取值範圍均為0 255，所以Y值的範圍也是0 255。從定義看，Y已經表達了物體的顏色信息。雖然理論上存在兩組不同的(R，G，B) 值，其對應的Y值相同，從而看起來Y值可能不能區分某兩種顏色，但是在實際的監控應用 中，可以忽略這一點，因為下面這種可能性很小攝像頭所面對的監控現場的背景為單一顏 色、入侵的運動物體也為單一顏色，且二者所對應的Y值相同。Y值也表達了亮度信息，同一物體的同一位置，在不同的光照條件下，(R，G，B)的 值是不同的，所求出的Y值也不同。基於圖像幀總體的Y值信息，可以在一定程度上判斷監 控現場環境光照的變化情況。在確定使用Y值作為像素表達的基礎上，要定義判斷像素變化類型的準則。這裡 使用像素變化的三類型劃分法，即基於像素Y值的變化情況，把像素的變化定義為無變化、 微小變化以及大變化。下面闡述具體的分類方法。因為硬體等原因，攝像頭所獲的圖像數據中實際上包含有噪聲。噪聲大小可用如 下的方法確定，即在攝像頭視場不變和環境光照不變的情況下，攝像頭連續獲取兩幀圖像， 獲取各像素在前後兩個時刻的Y值的變化，記為DY。針對所有DY，確定一個值Sdy，使得絕 大部分(如99.9%)的DY小於等於Sdy，這個Sdy就作為判斷像素是否穩定不變的閾值。類 似的測試應在不同的光照類型下多進行一些，以期獲得一個最具代表性的i^DY。在實際像素 類型判斷中，只要某像素Y的前後變化不超過Sdy，即認為該像素在前後兩個時刻間保持了 穩定。當DY超出但超出不大時，認為像素在兩個時刻間發生了微小變化。定義這樣 一個變化類型，主要是考慮到在實際監控環境中還會受到預先不可知的一些偶然性幹擾， 這種幹擾對像素的影響不應作為圖像判別的依據。具體地，可用一個變量來表示這樣的過 渡區間，記為TDY。Tdy的具體取值可按照工程經驗來確定，一般為比較小的一個值，如2。當DY超出^+Tdy時，就不能用偶然幹擾來解釋像素Y的變化了，此時將像素的變 化定義為大變化。
綜上，可以將像素變化類型定義為
'無變化，若DY<=Sdy 微小變化，若DYSdy+Tdy(2)基於區域像素變化的位置判斷入侵的物體如果在攝像頭視場範圍內運動，那麼在相鄰兩幅圖像幀之間，必定產 生像素的差異，而且這種差異一定是連片的。採取區域像素大變化的判據反映了引起圖像 差異的本質原因，只要用來做判別標準的區域定義合理，就能取得非常好的判斷效果。另外，物體在攝像頭視場內運動，在兩個相鄰時刻間，必將產生兩個連續區域的像 素變化，一個是物體初始所在的那個位置，被物體遮擋的背景重新得以顯示出來，一個是物 體新到的那個位置，物體新把背景遮擋住了。不過只基於相鄰兩幅圖像無法判斷出哪個為 起點，哪個為終點，因此需要獲取相鄰時刻的連續三幅圖像進行判斷。具體判斷方法如下。圖4是根據實施例3的物體運動趨勢的像素變化示意圖，設相鄰的三個時刻分別 為T1、T2和Τ3，對應的三幅圖像幀為F1、F2和F3。首先判斷Fl和F2之間有無運動發生， 即針對兩個圖像幀間的像素差異，能否找到出兩個不相交像素區域，兩個區域中的像素變 化類型皆為大變化，記為A和B。若能成功找到，表明Tl和T2間有運動發生。在此基礎上 再判斷F2和F3之間有無運動發生，若有，則一定還能在B區域中檢測到像素變化為大變 化，同時也能檢測到一個新的像素大變化區域C。從上述分析可見，在連續運動發生的情況下，一定能兩次檢測到兩個像素大變化 區域，一共四個，而其中必定有兩個是重合的，其對應的時間點必定是中間的時間點，其餘 的兩個區域分別是Tl時刻所處的區域和最後T3時刻所處的區域。可參見附圖4。(3)下一時刻位置預測如附圖4所示，已經找出了三個相互分離的像素大變化區域，A、B和C，A表示起始 時刻，B表示中間時刻，C表示三個時刻中的最後時刻。分別求出三個區域的中心位置(xl，yl)、(x2, y2)和(x3, y3)，考慮到物體運動的
速度慣性和表現出的加速度信息，預測下個時刻的位置U4，y4)為
5 1 x4=-x3 + -xl-2x2 2 2
74=^3 + ^1-2^2根據預測獲得的(x4，y4)，判斷物體是否可能向攝像頭邊緣位置靠近甚者可能脫 離攝像頭的監控，根據需要，驅動攝像頭裝置轉動角度。從以上的描述中，可以看出，以上實施例中監控終端進行錄像時，攝像頭能對拍攝 場景中的運動目標進行自動跟隨，從而使錄像所得視頻具有最大效用。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而可以將它們存儲在 存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中 的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬 件和軟體結合。以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種視頻監控方法，其特徵在於，包括監控終端根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；所述監控終端估計所述運動物體的運動趨勢；以及所述監控終端根據所述運動趨勢，調整所述監控終端的攝像頭的角度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述監控終端根據所述運動趨勢，調整所 述監控終端的攝像頭的角度包括所述監控終端根據所述運動趨勢，估計所述運動物體在下一個時間點所處的位置；所述監控終端判斷估計的位置是否位於所述視野中的預設區域內，若不是，則控制所 述攝像頭轉動相應的角度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述預設區域的中心為所述視野的中心。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，監控終端根據獲得的在不同時間點上的 圖像幀確定視野中存在運動物體包括所述監控終端確定相鄰時間點上的兩個圖像幀中每個像素點所對應的像素信息Y，其 中，所述相鄰時間點中的前一個時間點Tl上的圖像幀1中的像素點所對應的像素信息為 Y1，所述相鄰時間點中的後一個時間點T2上的圖像幀2中的像素點所對應的像素信息為 Y2 ；所述監控終端計算圖像幀2中每個像素點相對於圖像幀1中相應像素點的變化DY = Y2-Y11，其中，I i I對i取絕對值操作；所述監控終端根據|Y2-Y1|判斷圖像幀2相對於圖像幀1存在兩個變化區域，則確定 存在運動物體，其中，所述兩個變化區域中的每個變化區域中包含的所有像素點中，對應的 DY大於變化閾值的像素點所佔的比例大於預設閾值。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述像素信息Y= 0. 299R+0. 587G+0. 114B，其中，R是Y對應的像素點的紅色值，G是Y對應的像素點的綠色 值，B是Y對應的像素點的藍色值。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述變化閾值=SDY+TDY，其中，Sdy為在所 述攝像頭的視場和光照不變的情況下，使得所述視野中對應的Y不大於Sdy的像素點在所述 視野中所有像素點中所佔的比例等於第一閾值，Tdy為預先設置的用於容忍監控環境幹擾的 第二閾值。
7.根據權利要求4-6中任一項所述的方法，其特徵在於，所述監控終端估計所述運動 物體的運動趨勢包括所述監控終端計算T2的後一個時間點T3上的圖像幀3中每個像素點相對於圖像幀2 中相應像素點的變化DY= Y3-Y2 ；所述監控終端根據判斷圖像幀3相對於圖像幀2存在兩個變化區域，則根據 圖像幀3相對於圖像幀2的兩個變化區域以及圖像幀2相對於圖像幀1的兩個變化區域， 估計所述運動物體的運動趨勢，確定所述運動物體在圖像幀1、圖像幀2和圖像幀3中分別 所處的變化區域。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述監控終端根據所述運動趨勢，估計所 述運動物體在下一個時間點所處的位置包括所述監控終端確定所述運動物體在圖像幀1、圖像幀2和圖像幀3中分別所處的變化區域的中心位置(xl，yl)、(x2，0和(x3，y3)，根據(xl，yl)、(x2，^和(x3，y;3)估計所述 運動物體在T3的下一個時間點T4所處的位置。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述運動物體在T3的下一個時間點T4所處的位置為(x4，y4)，其中，x4=備x3 + |xl-2x2，y4=魯y3 + |yl-2y2。
10.一種監控終端，其特徵在於，包括運動監測模塊，用於根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；趨勢估計模塊，用於估計所述運動物體的運動趨勢；以及控制模塊，用於根據所述運動趨勢，調整所述監控終端的攝像頭的角度。
全文摘要
本發明提供了一種視頻監控方法及監控終端，該方法包括監控終端根據獲得的在不同時間點上的圖像幀確定視野中存在運動物體；所述監控終端估計所述運動物體的運動趨勢；所述監控終端根據所述運動趨勢，調整所述監控終端的攝像頭的角度。解決了相關技術中攝像頭固定導致監控效果較差的問題，監控終端能自動調整攝像頭角度以跟蹤視野內的運動物體，從而獲得最佳的監控效果。
文檔編號G06T7/20GK102131076SQ20111002173
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者傅春, 江海燕 申請人:中興通訊股份有限公司