一种目标检测器及目标检测方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种目标检测器及目标检测方法。

背景技术

在包含有较多元素的图像或视频中，依靠人眼观察到相应的目标较为困难，并且需要耗费大量的时间，随着计算机视觉技术的发展，通过智能算法来代替人眼对特定目标进行识别、定位以及跟踪已成为重要趋势，目标检测的主要工作是对图片进行分析，得到相应目标的位置坐标，然而，现有的一些检测技术中，存在检测速度低、检测精准度较低等问题。

因此，提供一种新的技术方案改善上述问题，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种目标检测器及目标检测方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种目标检测器，包括视频采集模块、目标检测模块、结果输出模块和远程终端模块。

在上述的方案中，所述视频采集模块用于获取监控区域的视频信息。

在上述的方案中，所述目标检测模块与所述视频采集模块相连接，所述目标检测模块用于对所述视频采集模块发送的视频信息进行目标检测处理。

在上述的方案中，所述结果输出模块与所述目标检测模块相连接，所述结果输出模块用于对所述目标检测模块的处理结果进行输出显示。

在上述的方案中，所述远程终端模块与所述目标检测模块通过无线通信方式进行信息交互，所述远程终端模块用于远程发送指令信息至所述目标检测模块，并接收所述目标检测模块发送的目标检测信息。

在上述的方案中，所述视频采集模块包括监控台、步进电机驱动器、步进电机、CMOS摄像头、解码器和视频采集卡，所述步进电机驱动器与所述步进电机相连接，所述步进电机与所述监控台相连接，所述步进电机驱动器用于驱动所述步进电机进行转动，所述步进电机用于驱动所述监控台进行转动，所述CMOS摄像头、所述解码器和所述视频采集卡均安装在所述监控台上，所述监控台用于引导所述CMOS摄像头进行水平与俯仰转动，所述解码器与所述CMOS摄像头相连接，所述解码器用于控制所述CMOS摄像头进行调焦和曝光，所述视频采集卡与所述CMOS摄像头相连接，所述视频采集卡用于将所述CMOS摄像头采集的模拟视频信号转变为数字视频信号，并传输至所述目标检测模块。

在上述的方案中，所述视频采集模块还包括亮度传感器、光电耦合器、继电器和补光灯，所述亮度传感器和所述光电耦合器均与所述解码器相连接，所述亮度传感用于将采集到的环境亮度信号发送至所述解码器，所述补光灯与所述继电器相连接，所述光电耦合器用于接收所述解码器发送的补光控制信号，并发送至所述继电器，所述继电器用于驱动所述补光灯进行开启、关闭和亮度调节。

在上述的方案中，所述目标检测模块包括存储单元、图像增强单元和分析处理单元，所述存储单元用于对所述视频采集模块发送的视频信息进行存储，所述图像增强单元与所述存储单元相连接，所述图像增强单元用于对所述存储单元存储的视频信息进行增强处理，所述分析处理单元与所述图像增强单元相连接，所述分析处理单元用于对所述图像增强单元处理后的视频帧信息进行进一步分析处理后获取目标检测结果。

在上述的方案中，所述图像增强单元包括均衡器模块、视频分帧模块和降噪模块，所述均衡器模块用于通过SDI均衡器自适应地调整所述存储单元存储的视频信号的高频增益，并进行电平和阻抗匹配；所述视频分帧模块与所述均衡器模块相连接，所述视频分帧模块用于对所述均衡器模块模块输出的视频进行分帧处理，并统一经过视频分帧处理后的视频帧的尺寸；所述降噪模块与所述视频分帧模块相连接，所述降噪模块用于通过单尺度Retinex算法对所述视频分帧模块处理后的视频帧进行提升亮度以及降低图像噪声处理。

在上述的方案中，所述分析处理单元包括特征提取模块和区域生成网络模块，所述特征提取模块用于通过由卷积层、激活函数以及池化层交替连接组成的卷积神经网络对经过所述图像增强单元处理后输出的视频帧进行特征提取生成特征图；所述区域生成网络模块与所述特征提取模块相连接，所述区域生成网络模块包括格式转换单元、备选检测框生成单元、检测物判别单元和目标检测框生成单元，所述格式转换单元用于将所述特征提取模块提取的特征图转换为特征数组，所述备选检测框生成单元用于生成固定尺寸的备选检测框，所述检测物判别单元与所述格式转换单元和所述备选检测框生成单元相连接，所述检测物判别单元用于通过Softmax函数来判定所述备选检测框生成单元生成的备选检测框内是否存在检测目标信息，所述目标检测框生成单元与所述检测物判别单元相连接，所述目标检测框生成单元用于根据所述检测物判别单元的输出结果生成目标检测框。

在上述的方案中，所述分析处理单元还包括尺寸统一模块和检测模块，所述尺寸统一模块与所述特征提取模块和所述区域生成网络模块相连接，所述尺寸统一模块用于根据将所述区域生成网络模块生成的目标检测框对应的特征图变换到统一尺寸；所述检测模块与所述尺寸统一模块相连接，所述检测模块用于对所述尺寸统一模块处理后的目标检测框内的目标进行检测，并通过图片尺寸自适应算法根据目标的大小调整所述目标检测框的大小。

在上述的方案中，所述分析处理单元还包括结果加载模块，所述结果加载模块与所述检测模块相连接，所述结果加载模块用于将获取的经过所述检测模块处理后每一帧的结果融合成完整视频信息。

在上述的方案中，所述结果输出模块包括LCD显示屏、电源按键、报警指示灯以及报警按键，所述LCD显示屏用于对所述目标检测模块发送的信息进行显示，所述电源按键与所述LCD显示屏相连接，所述电源按键用于所述LCD显示屏切断或连接电源，所述报警指示灯用于在根据所述目标检测模块的检测结果进行工作，所述报警按键与所述报警指示灯和所述LCD显示屏相连接，所述报警按键用于关闭所述报警指示灯，并将按下状态发送至所述LCD显示屏进行显示。

本发明还提供一种目标检测方法，包括：通过视频采集模块获取监控区域的视频信息；通过目标检测模块中的存储单元对视频采集模块发送的视频信息进行存储；通过目标检测模块中的图像增强单元对存储单元存储的视频信息进行增强处理；通过目标检测模块中的分析处理单元对图像增强单元处理后的视频帧信息进行进一步分析处理后获取目标检测结果；通过结果输出模块对目标检测模块的处理结果进行输出显示。

综上所述，本发明的有益效果是：通过视频采集模块获取监控区域的视频信息，并对获取的视频信息进行图像增强处理后进一步分析处理后获取目标检测结果，通过图像增强处理可为目标检测提供速度与精度保障，并通过分析处理对检测到的目标使用目标检测框进行标注，同时，对检测处理后每一帧的结果融合成完整视频信息，可使得用户清楚地观察到目标在一段视频中的信息。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明中目标检测器的组成示意图。

图2为本发明中视频采集模块的组成示意图。

图3为本发明中目标检测模块的组成示意图。

图4为本发明中图像增强单元的组成示意图。

图5为本发明中分析处理单元的组成示意图。

图6为本发明中区域生成网络模块的组成示意图。

图7为本发明中结果输出模块的组成示意图。

图8为本发明中目标检测方法的步骤图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的一种目标检测器，包括视频采集模块、目标检测模块、结果输出模块和远程终端模块。

下面结合附图对本发明上述各模块间的连接关系做进一步详细说明。

所述视频采集模块用于获取监控区域的视频信息；所述目标检测模块与所述视频采集模块相连接，所述目标检测模块用于对所述视频采集模块发送的视频信息进行目标检测处理；所述结果输出模块与所述目标检测模块相连接，所述结果输出模块用于对所述目标检测模块的处理结果进行输出显示；所述远程终端模块与所述目标检测模块通过无线通信方式进行信息交互，所述远程终端模块用于远程发送指令信息至所述目标检测模块，并接收所述目标检测模块发送的目标检测信息。

在本实施例中，所述所述远程终端模块与所述目标检测模块通过通过WIFI通信单元、4G通信单元和5G通信单元中的一种或多种进行信息交互。

如图2所示，所述视频采集模块包括监控台、步进电机驱动器、步进电机、CMOS摄像头、解码器和视频采集卡，所述步进电机驱动器与所述步进电机相连接，所述步进电机与所述监控台相连接，所述步进电机驱动器用于驱动所述步进电机进行转动，所述步进电机用于驱动所述监控台进行转动，所述CMOS摄像头、所述解码器和所述视频采集卡均安装在所述监控台上，所述监控台用于引导所述CMOS摄像头进行水平与俯仰转动，所述解码器与所述CMOS摄像头相连接，所述解码器用于控制所述CMOS摄像头进行调焦和曝光，所述视频采集卡与所述CMOS摄像头相连接，所述视频采集卡用于将所述CMOS摄像头采集的模拟视频信号转变为数字视频信号，并传输至所述目标检测模块。

进一步地，所述视频采集模块还包括亮度传感器、光电耦合器、继电器和补光灯，所述亮度传感器和所述光电耦合器均与所述解码器相连接，所述亮度传感用于将采集到的环境亮度信号发送至所述解码器，所述补光灯与所述继电器相连接，所述光电耦合器用于接收所述解码器发送的补光控制信号，并发送至所述继电器，所述继电器用于驱动所述补光灯进行开启、关闭和亮度调节。

在本实施例中，所述亮度传感器将环境亮度信号发送至所述解码器，所述解码器将所述环境亮度信号与亮度预设值进行比较，并发送补光驱动控制信号至所述光电耦合器，所述所述光电耦合器将补光驱动控制信号发送至继电器，所述继电器根据补光驱动控制信号控制补光灯进行开启、关闭和亮度调节。

如图3所示，所述目标检测模块包括存储单元、图像增强单元和分析处理单元，所述存储单元用于对所述视频采集模块发送的视频信息进行存储，所述图像增强单元与所述存储单元相连接，所述图像增强单元用于对所述存储单元存储的视频信息进行增强处理，所述分析处理单元与所述图像增强单元相连接，所述分析处理单元用于对所述图像增强单元处理后的视频帧信息进行进一步分析处理后获取目标检测结果。

如图4所示，所述图像增强单元包括均衡器模块、视频分帧模块和降噪模块，所述均衡器模块用于通过SDI均衡器自适应地调整所述存储单元存储的视频信号的高频增益，并进行电平和阻抗匹配；所述视频分帧模块与所述均衡器模块相连接，所述视频分帧模块用于对所述均衡器模块模块输出的视频进行分帧处理，并统一经过视频分帧处理后的视频帧的尺寸；所述降噪模块与所述视频分帧模块相连接，所述降噪模块用于通过单尺度Retinex算法对所述视频分帧模块处理后的视频帧进行提升亮度以及降低图像噪声处理。

在本实施例中，所述SDI均衡器不但能够自适应地调整高频增益，而且还能实现电平和阻抗匹配，从而能够使得所述视频分帧模块获得质量较高的SDI差分输入信号，提高了视频信号质量。

在本实施例中，经过所述图像增强单元的处理可获取更为清晰的视频帧图像，从而为所述分析处理单元获取目标检测结果提供了速度和精度保障。

如图5和图6所示，所述分析处理单元包括特征提取模块和区域生成网络模块，所述特征提取模块用于通过由卷积层、激活函数以及池化层交替连接组成的卷积神经网络对经过所述图像增强单元处理后输出的视频帧进行特征提取生成特征图；所述区域生成网络模块与所述特征提取模块相连接，所述区域生成网络模块包括格式转换单元、备选检测框生成单元、检测物判别单元和目标检测框生成单元，所述格式转换单元用于将所述特征提取模块提取的特征图转换为特征数组，所述备选检测框生成单元用于生成固定尺寸的备选检测框，所述检测物判别单元与所述格式转换单元和所述备选检测框生成单元相连接，所述检测物判别单元用于通过Softmax函数来判定所述备选检测框生成单元生成的备选检测框内是否存在检测目标信息，所述目标检测框生成单元与所述检测物判别单元相连接，所述目标检测框生成单元用于根据所述检测物判别单元的输出结果生成目标检测框。

进一步地，所述分析处理单元还包括尺寸统一模块和检测模块，所述尺寸统一模块与所述特征提取模块和所述区域生成网络模块相连接，所述尺寸统一模块用于根据将所述区域生成网络模块生成的目标检测框对应的特征图变换到统一尺寸；所述检测模块与所述尺寸统一模块相连接，所述检测模块用于对所述尺寸统一模块处理后的目标检测框内的目标进行检测，并通过图片尺寸自适应算法根据目标的大小调整所述目标检测框的大小。

进一步地，所述分析处理单元还包括结果加载模块，所述结果加载模块与所述检测模块相连接，所述结果加载模块用于将获取的经过所述检测模块处理后每一帧的结果融合成完整视频信息。

如图7所示，所述结果输出模块包括LCD显示屏、电源按键、报警指示灯以及报警按键，所述LCD显示屏用于对所述目标检测模块发送的信息进行显示，所述电源按键与所述LCD显示屏相连接，所述电源按键用于所述LCD显示屏切断或连接电源，所述报警指示灯用于在根据所述目标检测模块的检测结果进行工作，所述报警按键与所述报警指示灯和所述LCD显示屏相连接，所述报警按键用于关闭所述报警指示灯，并将按下状态发送至所述LCD显示屏进行显示。

在本实施例中，所述报警指示灯为双色LED指示灯，所述报警指示灯在所述目标检测模块判定检测到目标时显示为红色，并闪烁；在所述目标检测模块判定未检测到目标时显示为绿色。

在本实施例中，在所述报警指示灯报警过程中，所述报警按键按下时，所述LCD显示屏显示结束报警；在所述报警指示灯报警过程中，所述报警按键未按下时，所述LCD显示屏显示正在报警。

如图8所示，本发明的一种目标检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过视频采集模块获取监控区域的视频信息；

步骤S2：通过目标检测模块中的存储单元对视频采集模块发送的视频信息进行存储；

步骤S3：通过目标检测模块中的图像增强单元对存储单元存储的视频信息进行增强处理；

步骤S4：通过目标检测模块中的分析处理单元对图像增强单元处理后的视频帧信息进行进一步分析处理后获取目标检测结果；

步骤S5：通过结果输出模块对目标检测模块的处理结果进行输出显示。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。