Патент на изобретение №2159960

(54) СПОСОБ ВИДЕОМОНИТОРИНГА

(57) Реферат:

Изобретение относится к системам контроля за объектами и может быть использовано для обнаружения несанкционированного вторжения на охраняемую территорию. Техническим результатом является повышение надежности срабатывания охранной сигнализации. Способ основан на выделении в изображении контролируемого объекта не менее двух зон: контролируемой и компенсирующей, сравнении значений яркости пикселей выделенных зон изображения с заранее установленными пороговыми значениями и анализе одновременно выявленных отличий изменений значений яркости в обоих выделенных зонах. На основе полученных значений изменений яркостных характеристик исследуемых зон изображения принимают решение о фиксации события на контролируемом объекте. 3 ил.

Изобретение относится к оптическим системам контроля за объектами и может быть использовано при обнаружении вторжения лиц или предметов.

Известны способы видеомониторинга, когда объекты контролируют светочувствительными приборами по типу телекамеры, затем преобразуют отснятый объект в ряд цифровых напряжений, записывают полученную информацию в запоминающее устройство, полученное поле напряжений в состоянии покоя сравнивают последовательно с полученным напряжением периода развертки изображения в рабочем состоянии на блоке формирования сигнала и включают сигнал тревоги, если напряжения в рабочем состоянии статически и динамически отличаются от заданных минимальных величин в исходном состоянии [1].

Подобные способы характеризуются частыми ложными срабатываниями, и их действие, как правило, ограничено контролем за закрытыми помещениями.

Частично указанный недостаток преодолен в [2], где предлагается контролировать по меньшей мере одну особенно важную часть объекта одной или несколькими системами линз, получая несколько изображений, которые отображаются на одном светочувствительном приборе. Таким образом, анализу подвергается не все изображение объекта, а только его часть, что значительно снижает количество ложных срабатываний. Данный способ выбран за прототип. Однако и прототипу присущи следующие недостатки. При точной настройке способа проявляются частые ложные срабатывания. Так, например, в прототипе предлагается в салоне автомобиля контролировать два узких пространства вдоль боковых стекол. При резком освещении ночью салона автомобиля фарами другого автомобиля охранная система выдаст ложный сигнал тревоги. Охранную систему можно “загрубить”, однако при этом появляется вероятность, что она не сработает во время вторжения. Таким образом, способ в соответствии с прототипом не имеет должной защиты от “шумовых” воздействий и ограничен узкой областью применения, связанной с мониторингом закрытых помещений.

Перед автором стояла задача создания способа мониторинга, лишенного указанных недостатков. Для решения поставленной задачи в способе видеомониторинга, включающем формирование видеосигнала, несущего информацию, как минимум, об одной контролируемой зоне объекта, трансформирование видеосигнала в последовательность оцифрованных видеоизображений, получаемых периодически через определенные интервалы времени, запоминание, сравнение и выявление отличий в последовательных рядах оцифрованных видеоизображений, а также фиксацию события при выявлении отличий в последовательных оцифрованных видеоизображениях для соответствующей зоны, превышающих заранее установленные граничные значения, предлагается дополнительно сформировать для каждой контролируемой зоны компенсирующую зону, находящуюся в аналогичных условиях освещенности, что и контролируемая зона, осуществить такую же последовательность операций с видеосигналом, несущим информацию о компенсирующей зоне, что и с видеосигналом, несущим информацию о контролируемой зоне, а фиксацию события осуществлять при дополнительном условии, когда отличия в последовательных оцифрованных видеоизображениях по компенсирующей зоне не превосходят заданных пороговых величин.

Дополнительно предлагается также компенсирующую зону формировать в месте, где шумовые изменения идентичны шумовым изменениям в контролируемой зоне.

Возможно компенсирующую зону накладывать на контролируемую зону.

Возможно также порядок событий, зафиксированных в нескольких парах последовательных оцифрованных видеоизображений контролируемых и компенсирующих зон, анализировать при помощи булевой логики с целью выявления недозволенной траектории.

Применение дополнительной компенсирующей зоны позволяет, с одной стороны, отсечь шумовые события и таким образом снизить вероятность ложных срабатываний, а с другой стороны, выявить действительное событие на фоне “шума”. Таким образом достигается технический результат.

Способ осуществляют следующим образом. При помощи светочувствительного прибора, например видеокамеры, получают изображение объекта. На полученном изображении выделяют наиболее важные фрагменты, информацию о которых записывают в запоминающем устройстве и подвергают дальнейшей обработке. Желательно, чтобы “шумовые” (не объектовые) изменения в выделенных фрагментах были максимально идентичными. Рассмотрим вариант предлагаемого способа, заключающийся в одновременном анализе 2-х геометрических зон видеокадра, в результате которого принимается решение о регистрации произвольного события. Пусть А – событие контролируемой зоны, В – событие компенсирующей зоны. Событие F определяется как разность событий А и В. F = {A-B}. Если P – вероятность срабатывания зоны, то событие F регистрируется, если P(F) = 1 и не регистрируется в ином случае.

Способ расчета активности зон A и B применяется следующий. Каждой зоне сопоставляется последовательность {x;y;t}, где x характеризует яркость одного пикселя видеокадра (%), y характеризует число пикселей в зоне, превышающих по яркости x(%),t – временной промежуток, за который происходит изменение пикселей в зонах А и В.

Данная последовательность задает пороги срабатывания зон. Определяем
P(F) =P(А) (1-Р(В))
В процессе инсталляции системы мониторинга необходимо получать такие значения {x₁;y₁;t₁} (пороговые значения зоны А), {x₂;y₂;t₂} (пороговые значения зоны В), которые уравнивают пороги срабатывания в кадре для А и В.

Возможно формирование видеогрупп из событий F₁,….F_к, где кN, Q = {F₁, …F_к, Т}, позволяющих формировать траекторные сведения об объекте Q за период Т.

Возможно характеризовать Q видеообъект по его траекториям перемещения за период Т с использованием булевой логики.

Примеры осуществления способа. Видеомониторингу подвергался объект – жилое здание (см. фиг. 1 и фиг. 2). Видеосигнал формировался видеокамерой типа “MINTRON”, установленной напротив фасада здания, при этом между фасадом здания и видеокамерой находились два тротуара и проезжая часть с оживленным пешеходным и транспортным движением, а также куст. Аналоговый видеосигнал преобразовывался в цифровой и отображался на мониторе компьютера, где были выбраны контролируемая зона 1 и компенсирующая зона 2, информация о которых в дальнейшем поступала на обработку. Были установлены граничные значения по изменению яркости кадра и временным промежуткам, необходимые для фиксации события, в данном случае вход и выход людей из здания. Временной интервал составлял 0.25 сек. , x = 20,y = 15% для зоны 1 и x = 40 и y = 30% для зоны 2. Мониторинг осуществлялся в течение шести часов. Такие операции, как запоминание, сравнение и выявление отличий в последовательных рядах оцифрованных видеоизображений по обеим зонам, осуществлялись при помощи программных средств. Фиксация событий осуществлялась путем записи изображения с видеокамеры “MINTRON” в стандарте PAL в базу данных персонального компьютера с процессором Pentium 133MHz, объемом оперативной памяти 16M и жестким диском 1,6 Gb.

В результате видеомониторинга было выявлено, что “шумовые” события, такие как проход пешехода мимо двери, проезд транспорта, выпадение осадков, заход солнца за тучу, колебания ветвей куста при порывах ветра и т.п., в 95% случаев автоматически отфильтровывались и не записывались в базу данных. На фиг. 1 представлено регистрируемое событие, поскольку изменения произошли только в контролируемой зоне. На фиг. 2 представлено нерегистрируемое событие, при котором изменения произошли в обеих зонах и таким образом компенсировались.

На фиг. 3 представлена часть плана помещения, где 3, 4 и 5 – сенсорные пары контролируемых и компенсирующих зон. Порядок событий анализируется только в том случае, когда сработали все сенсорные пары, включенные в состав данной группы за определенный интервал времени. Порядок срабатывания сенсорных пар в группе дает представление о траектории движения объекта.

Использование способа позволит повысить надежность телемониторинга и поднять его эффективность.

Источники информации
1. Патент Великобритании N 2249420, G 08 B 13/196, 1992.

2. Патент Германии N 3825757, G 08 B 13/196, 1990.

Формула изобретения

Способ видеомониторинга, заключающийся в том, что формируют видеосигнал, несущий информацию о контролируемом объекте, и производят периодическое преобразование полученного видеосигнала в видеокадр изображения путем его оцифровывания и отображения на маниторе компьютера, отличающийся тем, что заранее в компьютере устанавливают пороговое значение яркости выделенного числа пикселей в видеокадре изображения, затем в видеокадре, полученном после упомянутого преобразования, выделяют не менее двух зон изображения: контролируемую и компенсирующую, получают значения яркости выделенного числа пикселей в каждой выделенной зоне видеокадра: контролируемой и компенсирующей, сравнивают полученные значения яркости пикселей в упомянутых зонах изображения с заранее установленным пороговым значением, при изменении значения яркости пикселей в упомянутых зонах изображения, превышающем заранее установленное пороговое значение яркости выделенного числа пикселей видеокадра изображения, устанавливают временной промежуток, за который происходит это изменение, выявляют отличия изображений в упомянутых зонах в установленный упомянутый временной промежуток и в результате одновременного анализа выявленных отличий в зонах изображений, соответственно контролируемой и компенсирующей, принимают решение о фиксации события на контролируемом объекте.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.12.2006

Извещение опубликовано: 27.01.2008 БИ: 03/2008