一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法和系统，其中，结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法包括：控制视频相机实时获取被监测场景的视频图像；根据预设图像检测入侵算法，检测视频图像中被监测场景的特征变化；根据被监测场景的特征变化，判断被监测场景是否存在入侵物；当判定被监测场景中存在入侵物时，根据入侵物在视频图像的坐标位置，启动激光雷达实时扫描入侵物，提取得到被监测场景中入侵物的三维点云；根据入侵物的三维点云，实时追踪监测入侵物。本发明专利技术的技术方案能解决现有技术中相机传感器不能依靠单个相机获取入侵目标的三维位置信息，不能对目标物准确定位的问题。物准确定位的问题。物准确定位的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法和系统


[0001]本专利技术涉及入侵物监测
，尤其涉及一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法和系统。

技术介绍

[0002]入侵物监测技术能够在无人值守的情况下，实时或动态监测入侵目标。由于入侵物监测技术的上述功能，入侵物监测技术已经广泛应用在交通、建筑、安防等领域。
[0003]入侵物监测技术的基本原理是，首先传感器采集场景数据；然后计算机分析传感器上传的场景数据，根据该场景数据确定是否存在入侵目标；计算机在确定存在入侵目标时，将入侵目标的分析结果反馈给相应的接收端，完成一次完整的入侵物监测过程。当前，入侵物监测技术使用的传感器主要为被动获取数据的视频设备。该使用视频设备监测入侵物的技术中，视频设备通过内部的感光元件获取现场场景反射的光信号，形成图像或视频，利用相关的图像算法分析现场场景中是否有入侵物，比如通过与先前图像进行前景和背景像素的比对，分析算法存在入侵物。当视频设备检测到存在入侵物时向上级服务器进行报警。
[0004]现有的入侵物监测方法多是基于单一类型的传感器（例如相机）、使用单一方法实现。相机以其低成本、低功耗、高可靠性和使用寿命长等因素受到普遍采用；然而，相机传感器不能依靠单个相机获取入侵目标的三维位置信息，不能对目标物准确定位。若是激光器，其功耗较高、稳定性和使用寿命都不如相机。对于长期无人值守、无充足电源的使用场景，如野外地区，节能降耗和延长设备使用寿命是入侵监测需要考虑的主要需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方案，旨在解决现有技术提供的相机传感器检测入侵物的方案，相机传感器不能依靠单个相机获取入侵目标的三维位置信息，不能对目标物准确定位的问题。
[0006]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法，包括：控制视频相机实时获取被监测场景的视频图像；根据预设图像检测入侵算法，检测视频图像中被监测场景的特征变化；根据被监测场景的特征变化，判断被监测场景是否存在入侵物；当判定被监测场景中存在入侵物时，根据入侵物在视频图像的坐标位置，启动激光雷达实时扫描入侵物，提取得到被监测场景中入侵物的三维点云；根据入侵物的三维点云，实时追踪监测入侵物。
[0007]优选的，所述入侵物监测方法中，根据入侵物的三维点云，实时追踪监测入侵物的步骤包括：使用入侵物的三维点云计算入侵物的三维坐标；
使用入侵物的三维坐标与被监测场景中目标保护物的三维坐标，计算入侵物与目标保护物的空间距离；判断入侵物与目标保护物的空间距离是否小于或等于预设报警距离；若空间距离小于或等于预设报警距离，则对入侵物进行报警；以及，使用入侵物的三维坐标，判断入侵物是否离开被监测场景；若入侵物离开被监测场景，则关闭激光雷达。
[0008]优选的，上述入侵物监测方法中，根据预设图像检测入侵算法，检测视频图像中被监测场景的特征变化的步骤包括：计算视频图像中当前帧图像与前一帧图像的像素差值，得到差分图像；根据差分图像中像素差值与预设差值阈值的大小关系，构建二值图像；对二值图像依次进行图像腐蚀和图像膨胀，得到图像膨胀后的二值图像；从图像膨胀后的二值图像中提取轮廓线，得到特征变化区域；根据变化区域中的像素数量过滤变化区域，得到有效变化区域；提取有效变化区域的边界，得到入侵物的包围盒坐标范围。
[0009]优选的，上述入侵物监测方法中，根据入侵物在视频图像的坐标位置，启动激光雷达实时扫描入侵物，提取得到被监测场景中入侵物的三维点云的步骤包括：启动激光雷达扫描被监测场景，得到被监测场景的三维点云；根据入侵物的包围盒坐标范围，按照预标定参数从被监测场景的三维点云中提取对应的点云坐标范围；提取点云坐标范围内的三维点云；使用前一帧点云图像对点云坐标范围内的三维点云进行坐标变化检测，得到坐标发生变化的点云集合。
[0010]优选的，上述入侵物监测方法中，使用前一帧点云图像对点云坐标范围内的三维点云进行坐标变化检测，得到坐标发生变化的点云集合的步骤包括：分别从点云坐标范围内选取每一三维点，作为第一中心三维点；计算前一帧图像中第一中心三维点与最近点的点间距；判断第一中心三维点与最近点的点间距是否大于第一预设间距；若点间距大于第一预设间距，则将第一中心三维点添加至点云集合；判断点云集合中三维点的数量是否大于或等于预设点数阈值；若三维点的数量大于或等于预设点数阈值，则将点云集合作为坐标发生变化的点云集合。
[0011]优选的，上述入侵物监测方法，在得到坐标发生变化的点云集合的步骤后还包括：将坐标发生变化的点云集合存入完整点云集合中；从完整点云集合中选取三维点，作为第二中心三维点；从被监测场景的三维点云中搜索、与第二中心三维点的间距小于或等于第二预设间距，且不在完整点云集合的所有三维点；将搜索到的所有三维点存入完整点云集合；对完整点云集合中的所有三维点执行上述步骤，将得到的完整点云集合作为监测场景中入侵物的三维点云。
[0012]优选的，上述入侵物监测方法，在提取得到被监测场景中入侵物的三维点云的步骤之后还包括：对于入侵物的三维点云中每一三维点，分别使用标定参数计算视频图像的图像坐标系下的像素坐标和像素值；使用像素值对三维点进行赋色。
[0013]根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测系统，包括：图像获取模块，用于控制视频相机实时获取被监测场景的视频图像；特征检测模块，用于根据预设图像检测入侵算法，检测视频图像中被监测场景的特征变化；入侵物判断模块，用于根据被监测场景的特征变化，判断被监测场景是否存在入侵物；入侵物扫描模块，用于当入侵物判断模块判定被监测场景中存在入侵物时，根据入侵物在视频图像的坐标位置，启动激光雷达实时扫描入侵物；点云提取模块，用于提取得到被监测场景中入侵物的三维点云；入侵物追踪模块，用于根据入侵物的三维点云，实时追踪监测入侵物。
[0014]优选的，上述入侵物监测系统中，特征检测模块包括：像素差值计算子模块，用于计算视频图像中当前帧图像与前一帧图像的像素差值，得到差分图像；二值图像构建子模块，用于根据差分图像中像素差值与预设差值阈值的大小关系，构建二值图像；二值图像处理子模块，用于对二值图像依次进行图像腐蚀和图像膨胀，得到图像膨胀后的二值图像；轮廓线提取子模块，用于从图像膨胀后的二值图像中提取轮廓线，得到特征变化区域；变化区域过滤子模块，用于根据变化区域中的像素数量过滤变化区域，得到有效变化区域；边界提取子模块，用于提取有效变化区域的边界，得到入侵物的包围盒坐标范围。
[0015]优选的，上述入侵物监测系统中，入侵物扫描模块包括：场景扫描子模块，用于启动激光雷达扫描被监测场景，得到被监测场景的三维点云；坐标范围提取子模块，用于根据入侵物的包围盒坐标范围，按照预标定参数从被监测场景的三维点云中提取对应的点云坐标范围；三维点云提取子模块，用于提取点云坐标范围内的三维点云；坐标变化检测子模块，用于使用前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合视频相机和激光雷达的入侵物监测方法，其特征在于，包括：控制视频相机实时获取被监测场景的视频图像；根据预设图像检测入侵算法，检测所述视频图像中被监测场景的特征变化；根据所述被监测场景的特征变化，判断所述被监测场景是否存在入侵物；当判定所述被监测场景中存在入侵物时，根据所述入侵物在所述视频图像的坐标位置，启动激光雷达实时扫描所述入侵物，提取得到所述被监测场景中入侵物的三维点云；根据所述入侵物的三维点云，实时追踪监测所述入侵物。2.根据权利要求1所述的入侵物监测方法，其特征在于，所述根据所述入侵物的三维点云，实时追踪监测所述入侵物的步骤，包括：使用所述入侵物的三维点云计算入侵物的三维坐标；使用所述入侵物的三维坐标与所述被监测场景中目标保护物的三维坐标，计算所述入侵物与目标保护物的空间距离；判断所述入侵物与目标保护物的空间距离是否小于或等于预设报警距离；若所述空间距离小于或等于预设报警距离，则对所述入侵物进行报警；以及，使用所述入侵物的三维坐标，判断所述入侵物是否离开所述被监测场景；若所述入侵物离开所述被监测场景，则关闭所述激光雷达。3.根据权利要求1所述的入侵物监测方法，其特征在于，所述根据预设图像检测入侵算法，检测所述视频图像中被监测场景的特征变化的步骤，包括：计算所述视频图像中当前帧图像与前一帧图像的像素差值，得到差分图像；根据所述差分图像中像素差值与预设差值阈值的大小关系，构建二值图像；对所述二值图像依次进行图像腐蚀和图像膨胀，得到图像膨胀后的二值图像；从所述图像膨胀后的二值图像中提取轮廓线，得到特征变化区域；根据所述变化区域中的像素数量过滤所述变化区域，得到有效变化区域；提取所述有效变化区域的边界，得到所述入侵物的包围盒坐标范围。4.根据权利要求3所述的入侵物监测方法，其特征在于，所述根据所述入侵物在所述视频图像的坐标位置，启动激光雷达实时扫描所述入侵物，提取得到所述被监测场景中入侵物的三维点云的步骤，包括：启动所述激光雷达扫描所述被监测场景，得到所述被监测场景的三维点云；根据所述入侵物的包围盒坐标范围，按照预标定参数从所述被监测场景的三维点云中提取对应的点云坐标范围；提取所述点云坐标范围内的三维点云；使用前一帧点云图像对所述点云坐标范围内的三维点云进行坐标变化检测，得到坐标发生变化的点云集合。5.根据权利要求4所述的入侵物监测方法，其特征在于，所述使用前一帧点云图像对所述点云坐标范围内的三维点云进行坐标变化检测，得到坐标发生变化的点云集合的步骤，包括：分别从所述点云坐标范围内选取每一三维点，作为第一中心三维点；计算所述前一帧图像中所述第一中心三维点与最近点的点间距；判断所述第一中心三维点与所述最近点的点间距是否大于第一预设间距；
若所述点间距大于第一预设间距，则将所述第一中心三维点添加至点云集合；判断所述点云集合中三维点的数量是否大于或等于预设点数阈值；若所述三维点的数量大于或等于...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：武汉绿土图景科技有限公司，
类型：发明
国别省市：