相机镜头遮挡检测系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种相机镜头遮挡检测系统及方法，所述系统包括图像采集模块、图像预处理模块、背景建立模块、高频分量提取模块、广义图像建立模块、疑似遮挡区域检测模块、遮挡区域确定模块。背景建立模块用以获得平滑的背景图像；高频分量提取模块对原始图像与背景图像差分获得高频分量分布图；广义图像建立模块联合增强图像、经预处理后的原始图像建立广义图像，对广义图像进行边缘提取并卷积；疑似遮挡区域检测模块将卷积结果及设定阈值做比较，卷积结果小于设定阈值的判断为候选遮挡区域；遮挡区域确定模块将疑似遮挡区域的后续图像像素值进行追踪，如果该区域的所有像素的亮度变化小于设定阈值，最终判断为遮挡区域。本发明专利技术可更加有效地判断镜头是否被遮挡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频监控
，涉及一种监控系统，尤其涉及一种相机镜头遮挡 检测系统；同时，本专利技术还涉及一种相机镜头遮挡检测方法。
技术介绍
随着监控系统网络的不断增大，网络中部署的相机不断增多，如城市交通监控系 统，监控点多到数上万个，直至数数十万个以上。系统中越来越多的相机，无法安排足够的 安防人员进行对每个相机的工作状态进行检查。很多相机由于长时间无人维护而无法正常 工作，包括掉电、虚焦、遮挡等，从而导致监控无法进行。实时检查相机的工作状态，需要相 机本身的智能化，使得相机的检测自动化，对于现代的大型分布式监控系统，如城市安防， 无论相机安装在多远的距离，或者什么地方，都可以在中心机房进行检测，且这种检测可同 时进行，速度快，效率高。这种智能检测的内容包括相机镜头的丢焦，镜头的缓慢移动造成 场景渐变，镜头上积累了大量的灰尘，安装不稳、大风或震动造成的图像抖动，接触不良造 成的信号不稳或信号干扰等。户外相机的镜头暴露在外，长期无法有人进行维护，镜头可能因多种原因遭到遮 挡，因此，镜头遮挡是其中一项最重要也最常见的检测之一。相机是整个监控系统的眼睛， 相机镜头被遮挡，采集到的画面完全失效，从而使后续的所有设备都做无用功，镜头一旦被 遮挡，不仅影响了视频录像的效果，更影响后期的智能视频分析。另外，有些罪犯为了不被 相机录像，有意将相机的镜头用遮挡物挡住，使得监控画面无法监视犯罪事实。本专利技术就 是针对相机镜头的遮挡，这种遮挡是镜头的近距离遮挡，包括在镜头上的遮挡物，如墨水、 污渍、泥巴、口香糖、纸片、布条等，也包括离镜头很近距离的遮挡，大约小于20cm距离的物 体，也能检测，并且能检测任意大小的遮挡物。该项功能采用数字图像处理技术，算法不受 画面光线变化的干扰，同时，能忽略原画面中设置的遮挡区域，如银行ATM机监控相机中设 置的密码输入区域设置为遮挡，本遮挡专利技术算法不对这种遮挡产生误报警。现有的相机遮挡检测方法包括专利CN96190796 (为检测遮挡的方法 和装置)、CN200710141861(为检测遮挡区域的装置和方法)；上述两个方案都是 利用视频编解码中的运动矢量信息，以运动场为判断依据，其原理基本跟上面的方案基本 一样，都是基于运动来判断遮挡，此两项专利技术的目标是为了提高编解码效率。此外，中国专利CN200710145468.X(为一种用于网络视频监控中的检 测视频遮挡的方法，申请人为中兴通讯股份有限公司)公开了一种遮挡检测方法，该方案 进行遮挡检测时，必须先获得第一参考帧，判断当前帧是否为I帧的信息，如果是连续的I 帧表示为大运动而非遮挡；从第一个非I帧开始与第一参考帧相比获得变化区域，且将当 前帧作为第二参考帧，记下一参考值；如果后续帧均为非I帧，则用所述变化区域的对应区 域与第二参考帧作比较，获得其运动信息，记下另一参考值，将两个参考值累加后超过设定 的阈值则报警；如果后续帧又有I帧，则累加的参考值清零再重复。从上述可以看出，该发 明中检测遮挡使用的方法基于两点1，需要参考帧，2，从运动区域检测出遮挡。该专利技术的缺点是，需要I帧作参考帧。绝大部分视频压缩算法的参考帧间隔固定，并非随着运动量的增加而缩小，因此，该检测算法不能及时反应遮挡事件。3，从运动物体检测遮挡，本身就似 是而非，如果场景中的运动物体较大，也会把该运动物体而误当作遮挡物。同时，由于这种 方法的算法基础是像素强度值是否变化，对光线变化即为敏感，当环境光变化过快，比如雷 电、太阳光变化、车灯照射、路灯等都会影响其算法性能，造成误判。以上几项专利都是基于运动区域的大小，或是像素比例来判断遮挡，其基本原理 相似，都需要参考帧才能计算当前帧与参考帧间的运动。而目前很多监控系统已经运行多 年，系统中的有些镜头已经被遮挡很长时间，被遮挡的画面区域一直处于静止状态，这些算 法无法发挥作用。鉴于此，本专利技术从另外一个角度，不需要参考帧，不需要计算运动区域，而是根据 遮挡物的景物特征，直接对画面进行检测，对出现在镜头前较近范围内的非法遮挡物，都能 有效地检测出来，从而避免并解决了前述基于运动遮挡检测的三个问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种相机镜头遮挡检测系统，可更加有效地 判断镜头是否被遮挡。此外，本专利技术进一步提供一种相机镜头遮挡检测方法，可更加有效地判断镜头是 否被遮挡。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种相机镜头遮挡检测系统，所述系统包括图像采集模块，用以获得监控相机的数字图像；图像预处理模块，用以采用中值滤波消除图像中的大噪声，对采集到的图像进行 背景平滑；背景建立模块，用以根据获取的图像对图像进行开运算，对开运算后的图像进行 低通滤波，消除图像中的空洞，获得平滑的背景图像；高频分量提取模块，用以对原始图像与背景图像差分获得高频分量分布图；高频分量增强模块，用以增强图像的高频分量；广义图像建立模块，用以联合增强图像、经预处理后的原始图像建立广义图像，然 后对广义图像进行边缘提取并卷积；所述广义图像建立模块将增强后的边缘图像与预处理 后的图像进行联合，即将对应处的两个像素亮度结合在一起；设预处理后的图像像素亮度 为i (X，y)，边缘亮度像素值j (χ, y)，两个像素值联合后的像素强度为P (i (χ, y)，j (χ, y))， 即形成亮度的矢量值；所有像素经过联合后形成矢量图，即广义上的图像；疑似遮挡区域检测模块，用以将卷积结果及设定阈值做比较，卷积结果小于设定 阈值的，判断为候选遮挡区域；所述疑似遮挡区域检测模块将图像分区，分成若干子区域， 进行连通性判定，检测多个连通子区域是否被遮挡；统计广义图像在该连通子区域的矢 量强度总和与方差，总和或者方差小于对应的设定阈值的，初步确定该区域为疑似遮挡区 域；遮挡区域确定模块，用以将疑似遮挡区域的后续图像像素值进行追踪，如果该区 域的所有像素的亮度变化小于设定阈值，最终判断为遮挡区域。一种相机镜头遮挡检测系统，所述系统包括图像采集模块，用以获得监控相机的数字图像；图像预处理模块，用以对采集到的图像进行背景平滑；背景建立模块，用以根据获取的图像对图像进行处理，获得平滑的背景图像； 高频分量提取模块，用以对原始图像与背景图像差分获得高频分量分布图；广义图像建立模块，用以联合增强图像、经预处理后的原始图像建立广义图像，然 后对广义图像进行边缘提取并卷积；疑似遮挡区域检测模块，用以将卷积结果及设定阈值做比较，卷积结果小于设定 阈值的，判断为候选遮挡区域；遮挡区域确定模块，用以将疑似遮挡区域的后续图像像素值进行追踪，如果该区 域的所有像素的亮度变化小于设定阈值，最终判断为遮挡区域。作为本专利技术的一种优选方案，所述疑似遮挡区域检测模块将图像分区，分成若干 子区域，进行连通性判定，检测多个连通子区域是否被遮挡；统计广义图像在该连通子区域 的矢量强度总和与方差，总和或者方差小于对应的设定阈值的，初步确定该区域为疑似遮 挡区域。作为本专利技术的一种优选方案，所述广义图像建立模块将增强后的边缘图像与预处 理后的图像进行联合，即将对应处的两个像素亮度结合在一起，设预处理后的图像像素亮 度为i(x，y)，边缘亮度像素值j(x，y)，两个像素值联合后的像素强度为P (i(x，y)，j本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种相机镜头遮挡检测系统，其特征在于，所述系统包括：图像采集模块，用以获得监控相机的数字图像；图像预处理模块，用以采用中值滤波消除图像中的大噪声，对采集到的图像进行背景平滑；背景建立模块，用以根据获取的图像对图像进行开运算，对开运算后的图像进行低通滤波，消除图像中的空洞，获得平滑的背景图像；高频分量提取模块，用以对原始图像与背景图像差分获得高频分量分布图；高频分量增强模块，用以增强图像的高频分量；广义图像建立模块，用以联合增强图像、经预处理后的原始图像建立广义图像，然后对广义图像进行边缘提取并卷积；所述广义图像建立模块将增强后的边缘图像与预处理后的图像进行联合，即将对应处的两个像素亮度结合在一起；设预处理后的图像像素亮度为ｉ（ｘ，ｙ），边缘亮度像素值ｊ（ｘ，ｙ），两个像素值联合后的像素强度为ｐ（ｉ（ｘ，ｙ），ｊ（ｘ，ｙ）），即形成亮度的矢量值；所有像素经过联合后形成矢量图，即广义上的图像；疑似遮挡区域检测模块，用以将卷积结果及设定阈值做比较，卷积结果小于设定阈值的，判断为候选遮挡区域；所述疑似遮挡区域检测模块将图像分区，分成若干子区域，进行连通性判定，检测多个连通子区域是否被遮挡；统计广义图像在该连通子区域的矢量强度总和与方差，总和或者方差小于对应的设定阈值的，初步确定该区域为疑似遮挡区域；遮挡区域确定模块，用以将疑似遮挡区域的后续图像像素值进行追踪，如果该区域的所有像素的亮度变化小于设定阈值，最终判断为遮挡区域。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周渝斌，
申请(专利权)人：周渝斌，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]