基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统及方法与流程

1.本技术涉及室内安防技术领域，特别涉及一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统和方法。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，人们对居住地的室内安全的要求也在逐渐提高。
3.安防报警已经是小区安防的重要组成部分，安防摄像头已经成为居民小区的基础设施。
4.相关技术中，安防摄像头通常安装在室内的固定位置，并对应安排专人对系统进行日常巡检和维护，以保证摄像头的正常使用。而在家庭当中，也有类似的摄像头，对户内环境进行长时间对录像检测，以确保用户可以实时知悉室内情况。
5.然而，相关技术中不间断的实时录像，对视频存储和摄像设备有较高的要求，并存在个人隐私泄漏的风险。当存在突发事件时，由于录像不存在针对性，事后也难以寻找对应时段的录像。因此，相关技术中的室内摄像头无法满足对于室内突发情况进行即时反馈的需求。


技术实现要素：

6.本技术关于一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统及方法，能够对于室内突发情况进行即时反馈，提高对于室内突发情况的检测准确性。该技术方案如下：一方面，提供了一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统。该基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统包括毫米波雷达摄像头，毫米波雷达与摄像头通信连接；毫米波雷达，用于发送检测信号并接收反馈信号，反馈信号为检测信号与检测范围内的目标接触后生成回波的信号；基于接收到的回波信号，与本振信号经过混频器混频得到中频信号；对中频信号进行处理，得到与目标对应的点云数据；基于点云数据确定与目标对应的速度数据以及位置数据；响应于位置数据指示目标位于入侵范围内，且速度数据指示目标运动，向摄像头发送控制信号；摄像头，用于接收控制信号；基于控制信号进入工作状态，并进行视频采集。
7.另一方面，提供了一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测方法，该方法应用于如上所述的基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统内的毫米波雷达中，该方法包括：发送检测信号并接收反馈信号，反馈信号为检测信号与检测范围内的目标接触后生成的信号；基于接收到的回波信号，与本振信号经过混频器混频得到中频信号；对中频信号进行处理，得到与目标对应的点云数据；基于点云数据确定与目标对应的速度数据以及位置数据；
响应于位置数据指示目标位于入侵范围内，且速度数据指示目标运动，向摄像头发送控制信号。
8.本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：利用毫米波雷达代替摄像头对于室内区域进行长时间检测，并基于毫米波雷达的信号波特性确定检测范围内的目标的动态，当目标移动时，直接控制摄像头启动，使得摄像头启动录像。在进行室内入侵检测的过程中，毫米波雷达和摄像头配合工作，在不占用摄像头过多内存的情况下，即时感知环境内的移动目标，实现了对于室内突发情况进行即时反馈，进而提高对于室内突发情况的检测准确性。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统的结构示意图。
11.图2示出了本技术一个示例性实施例提供的一种探测范围的示意图。
12.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测方法的流程图。
13.图4示出了本技术一个示例性实施例提供的另一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测方法的流程图。
具体实施方式
14.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
15.毫米波雷达，是工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300ghz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。本技术即提出一种毫米波雷达在室内安防技术领域的应用。
16.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统的结构示意图，请参考图1，该系统中包括毫米波雷达110和摄像头120，毫米波雷达与摄像头通信连接。
17.在本技术实施例中，摄像头具有数据接收，视频、图片拍摄以及视频、图片存储的功能。可选地，摄像头与毫米波雷达之间通过控制器局域网络（controller area network，can）总线连接。在毫米波雷达确定检测区域内有异常时，向摄像头发送控制信号，摄像头接收到控制信号时即进入工作状态。
18.需要说明的是，请参考图2，毫米波雷达210与摄像头220均位于检测范围230的上方，且毫米波雷达210的检测范围与摄像头220的摄像范围相同，均实现对于检测范围230的覆盖。
19.在此情况下，毫米波雷达，用于发送检测信号并接收反馈信号，反馈信号为检测信号与检测范围内的目标接触后生成的信号；基于检测信号以及反馈信号生成中频信号；对中频信号进行处理，得到与目标对应的点云数据；基于点云数据确定与目标对应的速度数据以及位置数据；响应于位置数据指示目标位于入侵范围内，且速度数据指示目标运动，向摄像头发送控制信号。
20.摄像头，用于接收控制信号；基于控制信号进入工作状态，并进行视频采集。
21.综上所述，本技术实施例提供的系统，利用毫米波雷达代替摄像头对于室内区域进行长时间检测，并基于毫米波雷达的信号波特性确定检测范围内的目标的动态，当目标移动时，直接控制摄像头启动，使得摄像头启动录像。在进行室内入侵检测的过程中，毫米波雷达和摄像头配合工作，在不占用摄像头过多内存的情况下，即时感知环境内的移动目标，实现了对于室内突发情况进行即时反馈，进而提高对于室内突发情况的检测准确性。
22.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测方法的流程图，以该方法应用于毫米波雷达中为例进行说明，该方法包括：步骤301，发送检测信号并接收反馈信号。
23.在本技术实施例中，检测信号实现为啁啾信号。可选地，检测信号为连续的锯齿波信号。对应的，反馈信号为检测信号与检测范围内的目标接触后生成的信号。
24.步骤302，基于检测信号以及反馈信号生成中频信号。
25.该过程即为将检测信号和反馈信号进行混频处理，得到中频信号的过程。
26.步骤303，对中频信号进行处理，得到与目标对应的点云数据。
27.在本技术实施例中，室内的目标的数量为至少一个，且目标中存在静态目标和动态目标，毫米波雷达的主要工作目的即为筛选出与动态目标相关的信息，在此情况下，即对于中频信号进行处理，对于表征同一目标的信息进行聚类，进而得到与同一目标相关的点云数据。
28.步骤304，基于点云数据确定与目标对应的速度数据以及位置数据。
29.在本技术实施例中，点云数据当中的特征向量将可以对于目标的速度以及目标所在的位置进行表征。在此情况下，毫米波雷达即可根据点云数据中的特征向量，确定与目标对应的速度数据以及位置数据。
30.步骤305，响应于位置数据指示目标位于入侵范围内，且速度数据指示目标运动，向摄像头发送控制信号。
31.可选地，当位置数据指示目标处于入侵范围内，且速度数据指示目标正在运动，则可以指示目标并非在室内静止摆放的物体，在此情况下，毫米波雷达即向摄像头发送控制信号，指示摄像头启动并进行对应拍摄，仅进一步确认室内目标移动的具体情况。
32.综上所述，本技术实施提供的方法，利用对毫米波雷达能够检测目标速度的特点，从众多的目标点用计算出来目标的速度向量，达到对入侵的动目标进行检测的目的。利用毫米波雷达代替摄像头对于室内区域进行长时间检测，并基于毫米波雷达的信号波特性确定检测范围内的目标的动态，当目标移动时，直接控制摄像头启动，使得摄像头启动录像。在不占用摄像头过多内存的情况下，即时感知环境内的移动目标，实现了对于室内突发情况进行即时反馈，进而提高对于室内突发情况的检测准确性。
33.图4示出了本技术一个示例性实施提供的另一种基于毫米波雷达和摄像头的室内
入侵检测方法的流程图，以该方法应用于基于毫米波雷达和摄像头的室内入侵检测系统中为例进行说明，该方法包括：步骤401，毫米波雷达发送检测信号并接收反馈信号。
34.该过程与步骤301的过程相对应，在此不做赘述。
35.步骤402，毫米波雷达基于检测信号以及反馈信号生成中频信号。
36.该过程与步骤302的过程相对应，在此不做赘述。
37.步骤403，毫米波雷达对中频信号进行快速傅里叶变换处理，得到频域数据。
38.在获取中频信号后，通过快速傅里叶变换处理可以将中频信号从时域转换到频域，进一步表征与目标相关的特征信息。
39.步骤404，毫米波雷达对频域数据进行恒虚警处理，确定频域数据中的频率数据以及相位数据。
40.通过对于频域数据的恒虚警处理，可以从频域数据中确定与目标相关的距离特征以及速度特征。在恒虚警处理过程中看，还可以取出无关噪声，进而分离出中频信号的频率与相位。
41.步骤405，毫米波雷达基于频率数据以及相位数据，通过估计反馈信号的多普勒移频，确定与目标对应的初步速度信息。
42.在本技术实施例中，通过中频信息中表征的频率数据以及相位数据，与反馈信号之间的相关数据进行对比，即可估计得到其多普勒移频，进而获取与目标对应的初步速度信息。该初步速度信息无法精确确定目标的速度或位置，但可以对于目标是否运动进行表征。
43.步骤406，毫米波雷达响应于初步速度数据指示目标的速度为0，对于目标对应的目标点进行筛除处理。
44.当初步速度数据指示目标的速度为0时，即指示目标为在室内环境中静止的目标，也即，家具或摆饰等，此时，无需对于目标进行监控，则对于相关数据进行剔除。
45.步骤407，毫米波雷达响应于初步速度信息指示目标的速度不为0，对与目标对应的目标点进行聚类提取。
46.步骤408，毫米波雷达基于聚类提取的提取结果，构建与目标对应的点云集合。
47.当目标的速度不为0时，即需要进行目标的特征判定。在本技术实施例中，通过构建与目标对应的点云集合的方式，确定目标的具体特征。
48.步骤409，毫米波雷达对点云集合进行判断。
49.可选地，在点云模型构建后，毫米波雷达需要进行前置的置信度判断，可选地，根据点云集合中包含的指示同一目标的点的个数、集合的长度、集合点的斜率表征、集合点的关系等集合的特征，确定与该点云集合对应的置信度，并将置信度与置信度阈值相比较。当置信度大于等于置信度阈值时，即确定点云集合通过置信度判断；当置信度小于置信度阈值时，即确定点云集合未通过置信度判断。
50.步骤410，毫米波雷达响应于通过置信度判断，基于点云集合确定目标的特征。
51.当通过置信度判断后，即可确定在检测范围内存在动目标，此时，毫米波雷达基于点云模型表征出的特征，确定目标的相关特征。在本技术实施例中，目标的特征包括目标的形态特征以及目标的运动特征中的至少一种。
52.步骤411，毫米波雷达基于目标的特征确定与目标对应的速度数据以及位置数据。
53.该过程即为对于与目标相关的速度以及位置进行确定的过程。
54.步骤412，毫米波雷达响应于位置数据指示目标位于入侵范围内，且速度数据指示目标运动，向摄像头发送控制信号。
55.可选地，在确定目标的位置以及目标的速度后，毫米波雷达还可以对应生成聚焦信息，聚焦信息用于指示摄像头的对角情况，在控制信号中，也即包括了聚焦信息。
56.步骤413，摄像头接收控制信号。
57.步骤414，摄像头基于控制信号进入工作状态，并进行视频采集。
58.可选地，当控制信息中包括了聚焦信息时，在摄像头工作时，即可以根据聚焦信息进行对焦调整，从而实现在开始工作后，即对于物体进行即时跟踪的过程。
59.需要说明的是，在本技术实施例中，毫米波雷达的工作常态化进行的，也即，毫米波雷达会实时发送探测信号，并接收对应的反馈信号后进行数据处理，根据相邻的数个中频信号进行室内入侵检测。对应地，当检测到室内存在入侵者时，毫米波雷达也会实时向摄像头发送入侵信号，保持摄像头的工作，并指示摄像头入侵者的位置，实现摄像头的实时对焦。
60.综上所述，本技术实施例提供的方法，利用毫米波雷达代替摄像头对于室内区域进行长时间检测，并基于毫米波雷达的信号波特性确定检测范围内的目标的动态，当目标移动时，直接控制摄像头启动，使得摄像头启动录像。在进行室内入侵检测的过程中，毫米波雷达和摄像头配合工作，在不占用摄像头过多内存的情况下，即时感知环境内的移动目标，实现了对于室内突发情况进行即时反馈，进而提高对于室内突发情况的检测准确性。
61.上述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。