一种检测视频监控场景切换的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种检测视频监控场景切换的系统及方法，所述检测视频监控场景切换系统包括网络摄相机、场景切换检测卡和上位机；场景切换检测卡包括集成于ARM处理器的图像获取及预处理模块、特征点提取及检测方法选择模块、图像相似性计算模块、特征点匹配模块、单应性矩阵求解模块和图像偏移量计算模块；场景切换检测卡连接网络摄相机与上位机，场景切换检测卡通过轮询方式对网络摄相机每路视频监控进行图像采集和场景切换检测的检测结果通过局域网或RS485接口上报到上位机，基于颜色直方图相似性分析方法和特征点匹配程度分析方法，通过分析计算目标图像和背景图像的相似程度来判断场景是否切换。

【技术实现步骤摘要】
一种检测视频监控场景切换的系统及方法
本专利技术涉及视频监控图像处理技术，具体涉及一种检测视频监控场景切换的系统及检测视频监控场景切换的方法。
技术介绍
摄像头的监控场景一般是按照监控区域的实际需求，人工预先设定好的。场景切换即由于人为或其他原因转动摄像头，使监控画面偏离原先指定的监控区域，即监控画面发生了变化。利用图像处理技术分析前后两幅图像的相似性，可以有效的检测出场景切换，输出报警信息，提醒监控管理人员及时做出响应。目前场景切换的检测方法主要有基于直方图的相似性计算以及基于特征点匹配程度的分析判断。基于直方图相似性计算的方法本质上是计算两幅图像颜色直方图的匹配程度来判断图像是否相似。在图像的颜色种类和各颜色所占面积差异较大时，该方法可以很好判断两幅图像的相似性，但是在两幅图像的场景较复杂、颜色种类较多、颜色分布较均匀，但图像内容不同的情况下，两个颜色直方图的差异较小，此方法的检测准确率较低。基于特征点匹配的方法是提取两幅图像的特征点并进行匹配，根据匹配的程度和计算出的图像偏移量来分析判断图像的相似性。此方法涉及到图像的具体内容，但是如果两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测视频监控场景切换的系统，包括网络摄相机，其特征在于：还包括场景切换检测卡和上位机；所述场景切换检测卡包括用于图像获取及预处理的图像获取及预处理模块、用于特征点提取及检测方法选择的特征点提取及检测方法选择模块、用于图像相似性计算的基于直方图的图像相似性计算模块、用于特征点匹配的特征点匹配模块、用于单应性矩阵求解的单应性矩阵求解模块和用于图像偏移量计算的图像偏移量计算模块，上述各功能模块集成于ARM处理器；所述场景切换检测卡通过HUB交换机连接网络摄相机，所述场景切换检测卡和HUB交换机通过局域网或RS485接口连接上位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测视频监控场景切换的系统，包括网络摄相机，其特征在于：还包括场景切换检测卡和上位机；所述场景切换检测卡包括用于图像获取及预处理的图像获取及预处理模块、用于特征点提取及检测方法选择的特征点提取及检测方法选择模块、用于图像相似性计算的基于直方图的图像相似性计算模块、用于特征点匹配的特征点匹配模块、用于单应性矩阵求解的单应性矩阵求解模块和用于图像偏移量计算的图像偏移量计算模块，上述各功能模块集成于ARM处理器；所述场景切换检测卡通过HUB交换机连接网络摄相机，所述场景切换检测卡和HUB交换机通过局域网或RS485接口连接上位机。


2.如权利要求1所述的检测视频监控场景切换的系统，其特征在于，所述场景切换检测卡采用支持最多8路视频监控图像处理的场景切换检测卡，图像分辨率支持最大1080P/30fps。


3.如权利要求2所述的检测视频监控场景切换的系统，其特征在于，所述场景切换检测卡设置有RJ45网口，ARM处理器设置有轮询控制模块，ARM处理器通过千兆网络PHY接口连接RJ45网口，RJ45网口通过HUB交换机连接网络摄相机，场景切换检测卡以轮询方式对网络摄相机每路视频监控进行图像采集和场景切换检测。


4.一种检测视频监控场景切换的方法，采用如权利要求1至3任一项所述的检测视频监控场景切换的系统，其特征在于，布置网络摄相机、场景切换检测卡和上位机，场景切换检测卡连接网络摄相机与上位机，场景切换检测卡内置了集成图像获取及预处理模块、特征点提取及检测方法选择模块、基于直方图的图像相似性计算模块、特征点匹配模块、单应性矩阵求解模块、图像偏移量计算模块的ARM处理器，基于颜色直方图相似性分析方法和特征点匹配程度分析方法，采用以下步骤，包括：
步骤1，图像获取及预处理；
步骤2，特征点提取及检测方法选择；
步骤3，基于直方图的图像相似性计算；
步骤4，特征点匹配；
步骤5，单应性矩阵求解；
步骤6，图像偏移量计算；
分析计算目标图像和背景图像的相似程度来判断场景是否切换。


5.如权利要求4所述的检测视频监控场景切换的方法，其特征在于，所述步骤1的图像获取及预处理包括：设从实时视频流中抓帧获取的图像为目标图像dst，上次保存的图像为背景图像bak；两幅图像来自同一摄像头，尺寸一致；为了排除图像边框附近的文字或画面畸变对特征点提取的影响，将两幅图像上下左右边款各裁剪N个像素，N的取值范围为N∈[50,100]；为了加快后续计算速度以及过滤掉不明显的特征点，对裁剪后的两幅图像使用双线性插值方法进行宽、高等比例缩放，设缩放因子为c，c的取值范围为c∈[0.5，1.0]；设缩放前的图像宽为W,高为H,则缩放后的图像宽度w＝c*W,高度h＝c*H；上述参数N和c的取值由摄像头的实际分辨率决定。


6.如权利要求4所述的检测视频监控场景切换的方法，其特征在于，所述步骤2的特征点提取及检测方法选择包括：分别提取两幅图像的sift特征，得到两幅图像所有特征点的坐标值和每个特征点对应的描述子特征向量；设目标图像dst提取的特征点个数为K1,背景图像bak提取的特征点个数为K2；该方法需要根据K1和K2的数值决定选用哪种检测方法；基于特征点匹配的检测方法依赖于特征点的数量，数量越多理论上检测精度越高；如果两幅图像的特征点数量都较少，则会因为匹配的点对太少影响图像偏移量的计算精度，从而导致检测的准确率不高；设阈值thr_k＝50，当K1≤thr_k，且K2≤thr_k时，说明两幅图像的特征点都比较少，选择不依赖于特征点的数量、基于直方图相似性计算的方法来检测场景是否切换；当K1＞thr_k，且K2＞thr_k时，说明两幅图像的特征点都比较多，选择基于特征点匹配的方法来检测场景是否切换；当K1＞thr_k，K2≤thr_k或K1≤thr_k，K2＞thr_k时，计算K1和K2差值的绝对值diff，即：diff＝|K1-K2|；设阈值thr_diff＝150，当diff＞thr_diff时，两幅图像的特征点数量差值较大，说明场景差异也较大，直接返回异常结果；当diff≤thr_diff时，则特征点数量的差异和特征点匹配方法都不能很好的区分两幅图像，也选择基于直方图相似性分析来检测场景是否切换。


7.如权利要求4所述的检测视频监控场景切换的方法，其特征在于，所述步骤3的基于直方图的图像相似性计算包括：通过计算两个图像颜色直方图的相似系数，再根据设定的阈值来判断两幅图像是否相似，具体包括：
步骤3-1，把目标图像和背景图像的RGB三通道转换至H色调S饱和度V亮度三通道；转换后的HSV三通道的数值类型都为浮点型，H通道数值的取值范围为0～360.0，S和V通道数值的取值范围都为0～1.0；对H通道的数值四舍五入取整数，S和V通道的数值映射至0～255.0后，再四舍五入取整数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广辉，罗江，黄涛，高林，黄敏，熊斯鹏，
申请(专利权)人：江西方兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36