一种ATM机异物入侵检测报警装置及检测报警方法.pdf

本发明涉及一种ATM机异物入侵检测报警装置及检测报警方法，属于视频监控、无线通信及金融安全防范领域。本发明的目的是通过图像比对技术判断异物是否存在，如出现异物即刻报警并通过有关网络发送相关信息至指定的部门。本发明的技术方案是：单板摄像头，它安装在ATM机防护罩的内侧，摄像头前加装一片红外滤镜片，红外滤镜片的前面设有一个快门；监控板，通过视频线与单板摄像头连接，用于采集当前图像、比对基准图像和新采集的图像，判断是否出现异物，发送有异物或没有异物的信号至控制板；控制板，用于控制快门、声光字报警、取消声光字报警或保持原状态。本发明适用于嵌入式硬件、成像比对、无线网络传输设备。

1.  一种ATM机异物入侵检测报警装置，其特征在于，所述检测报警装置包括：
单板摄像头，它安装在ATM机防护罩的内侧，摄像头前加装一片红外滤镜片，红外滤镜片的前面设有一个快门；
监控板，通过视频线与单板摄像头连接，用于采集当前图像、比对基准图像和新采集的图像，判断是否出现异物，发送有异物或没有异物的信号至控制板；
控制板，用于控制快门、声光字报警、取消声光字报警或保持原状态，控制板上通过RS-232串口线与监控板实现通讯。

2.  根据权利要求1所述的ATM机异物入侵检测报警装置，其特征在于：所述监控板自带2G或3G通讯模块，用于通过GPRS无线网络进行信息传输，以及短信的发送。

3.  根据权利要求1所述的ATM机异物入侵检测报警装置，其特征在于：所述控制板还连有对射式红外传感器或热红外传感器，用于判断是否存在取款人。

4.  根据权利要求1所述的ATM机异物入侵检测报警装置，其特征在于：所述控制板的扩展槽内还插装有无线信号接收器。

5.  一种ATM机异物入侵的检测报警方法，其特征在于，包括：
步骤1，设备开启后监控板及控制板首先进行初始化，并从FLASH中读取配置信息，然后执行自检测功能，如果发现之前没有读取出相关硬件参数或配置信息，设备将重新启动，并再一次执行自检测操作，通过检测后，执行步骤2；
步骤2，通过对射式红外传感器或热红外传感器判断ATM机当前是否使用，如在使用，不采集图像，并于设定时间之后再次进行本步骤的判断，直至无人操作ATM机时，执行步骤3；
步骤3，监控板发送信号至控制板，控制板控制快门打开并返回信号给监控板，通过监控板中所运行的采集程序，采集当前图像，如果监控板的存储单元中没有图像，那么这张图像作为基准图像，这一次采集不做比对，到下一个设定时间再次采集图像，有了两张图像后执行步骤4；
步骤4，步骤3采集的图像信息直接存储于监控板的存储器中，通过监控板安装的图像比对程序判断是否存在异物，如果无异物则返回步骤2，如果有异物存在，监控板通过RS-232串口发送有异物信号至控制板，执行步骤5；
步骤5，控制板收到有异物的信号后，返馈一个信号给监控板，然后通过事先存储的中文报警字在LED屏上滚动显示，有取款人对ATM机进行操作时则进行语音报警提示。

6.  根据权利要求5所述的ATM机异物入侵的检测报警方法，其特征在于：所述步骤4还包括，
步骤41，所述监控板通过其上插装的2G或3G模块，执行PPP拨号程序，在拨号成功后，基于TCP/IP协议以GPRS无线传输方式，将异物所出现的终端编号、基准图片及最新图片传至指定的服务器。

7.  根据权利要求5所述的ATM机异物入侵的检测报警方法，其特征在于：所述步骤5还包括，
步骤51，所述控制板在接收到监控板或通过其上的无线信号接收器发来的解除报警信号后，切换LED屏上滚动显示的报警文字，恢复为银行指定的欢迎词，当有人对ATM机进行操作时，进行欢迎词播报。

8.  根据权利要求5所述的ATM机异物入侵的检测报警方法，其特征在于：步骤4中的图像比对程序是将采集到的新的数字图像与监控板存储单元中已有的基准图像作比对，对两幅数字图像f(x，y)的每个像素，考察它们上、下、左、右邻点灰度的加权差，与之接近的邻点的权值大小，在分别求出基准图像的值和新采集图像的值后，进行异或操作，如最后得出的数值大于阀值，则认为出现异物，取出异物在图像中的横向、纵向中心座标，以该座标为圆心，画圆叠加并储存，在这种情况下，所述基本图像不变；如果得出未出现异物的结论，改变基准图像，将新采集的图像设为基准图像。

一种ATM机异物入侵检测报警装置及检测报警方法
技术领域
本发明涉及一种ATM机异物入侵检测报警装置及检测报警方法。适用于嵌入式硬件、成像比对、无线网络传输设备，属于视频监控、无线通信及金融安全防范领域。
背景技术
当前的智能监控系统一般是通过限定适用领域，更具体的说，限定物体的类别和由安全规则规定的事件来协助安全人员工作的。用于智能监控系统的视频内容分析方法由三个主要的部分组成：目标检测、目标跟踪和目标分类与识别。
静止图像中的目标识别和分类是近几十年来的一个积极的研究领域，最近的视频目标识别中借鉴了静止图像目标识别的方法。有一些视频目标识别系统应用了基于学习的方法以期获得最大的灵活性。
目前静止图像比对技术主要应用在人脸识别及判别物体是否偏移上，对于户外环境的应用上，还属于零。与此同时，在银行ATM机(自动柜员机)上的犯罪却日益增多，如：加装针孔探头，加装MP4，伪提示，伪面罩等，顾客受骗上当，钱财被盗的事件屡屡发生，社会影响极其严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于户外环境下静态图像的ATM机异物入侵检测报警装置及检测报警方法，该装置应以ATM机前是否有人操作为采集图像与否的依据，通过图像比对技术判断异物是否存在，如出现异物即刻报警并通过有关网络发送相关信息至指定的部门。
本发明所采用的技术方案是：一种ATM机异物入侵检测报警装置，其特征在于，所述检测报警装置包括：
单板摄像头，它安装在ATM机防护罩的内侧，摄像头前加装一片红外滤镜片，红外滤镜片的前面设有一个快门；
监控板，通过视频线与单板摄像头连接，用于采集当前图像、比对基准图像和新采集的图像，判断是否出现异物，发送有异物或没有异物的信号至控制板；
控制板，用于控制快门、声光字报警、取消声光字报警或保持原状态，控制板上通过RS-232串口线与监控板实现通讯。
所述监控板自带2G或3G通讯模块，用于通过GPRS无线网络进行信息传输，以及短信的发送。
所述控制板还连有对射式红外传感器或热红外传感器，用于判断是否存在取款人。所述控制板的扩展槽内还插装有无线信号接收器。
本发明ATM机异物入侵的检测报警方法，包括以下步骤：
步骤1，设备开启后监控板及控制板首先进行初始化，并从FLASH中读取配置信息，然后执行自检测功能，如果发现之前没有读取出相关硬件参数或配置信息，设备将重新启动，并再一次执行自检测操作，通过检测后，执行步骤2；
步骤2，通过对射式红外传感器或热红外传感器判断ATM机当前是否使用，如在使用，不采集图像，并于设定时间之后再次进行本步骤的判断，直至无人操作ATM机时，执行步骤3；
步骤3，监控板发送信号至控制板，控制板控制快门打开并返回信号给监控板，通过监控板中所运行的采集程序，采集当前图像，如果监控板的存储单元中没有图像，那么这张图像作为基准图像，这一次采集不做比对，到下一个设定时间再次采集图像，有了两张图像后执行步骤4；
步骤4，步骤3采集的图像信息直接存储于监控板的存储器中，通过监控板安装的图像比对程序判断是否存在异物，如果无异物则返回步骤2，如果有异物存在，监控板通过RS-232串口发送有异物信号至控制板，执行步骤5；
步骤5，控制板收到有异物的信号后，返馈一个信号给监控板，然后通过事先存储的中文报警字在LED屏上滚动显示，有取款人对ATM机进行操作时则进行语音报警提示。
所述步骤4还包括，
步骤41，所述监控板通过其上插装的2G或3G模块，执行PPP拨号程序，在拨号成功后，基于TCP/IP协议以GPRS无线传输方式，将异物所出现的终端编号、基准图片及最新图片传至指定的服务器。
所述步骤5还包括，
步骤51，所述控制板在接收到监控板或通过其上的无线信号接收器发来的解除报警信号后，切换LED屏上滚动显示的报警文字，恢复为银行指定的欢迎词，当有人对ATM机进行操作时，进行欢迎词播报。
步骤4中的图像比对程序是将采集到的新的数字图像与监控板存储单元中已有的基准图像作比对，对两幅数字图像f(x，y)的每个像素，考察它们上、下、左、右邻点灰度的加权差，与之接近的邻点的权值大小，在分别求出基准图像的值和新采集图像的值后，进行异或操作，如最后得出的数值大于阀值，则认为出现异物，取出异物在图像中的横向、纵向中心座标，以该座标为圆心，画圆叠加并储存，在这种情况下，所述基本图像不变；如果得出未出现异物的结论，改变基准图像，将新采集的图像设为基准图像。
本发明的有益效果是：本发明是一种应用于户外的金融安全防范产品，它只在无人操作ATM机的环境下才采集图像，然后运用图像比对技术，对前后不同时间点采集到的户外实景静态图像作比对，找出入侵物体，如：针孔探头、MP4、伪面罩等，最后运用声光技术发出警报，同时将相关数据信息发送至服务器端。本发明具备了以下优点：
1)安全性：根据公安部GA文件的要求，摄像头的取景不拍摄ATM操作人的密码操作区。所采集图像，可在终端内存中存储1个月，并可经GPRS无线网络在指定服务器中进行更长时间的保存。
2)隐蔽性：在机械结构中装有快门，在无人进行ATM操作时才进行采集操作，采集后立刻合拢，具有较好的隐蔽性。即使犯罪分子堵上了快门，也可以报警。
3)准确性：通过加装红外滤镜片，过滤可见光的处理后，大幅减少了户外环境中的反射光及折射光。经由索贝尔算子程序处理，可在ATM机到防护罩所安装部位约1.4米距离，准确判断截面2cm²大小的异物，准确性达到99％以上。
4)网络的可选择性：监控板自带2G或3G模块，可通过GPRS无线网络进行信息传输，以点对点短信的方式通知相关责任人进行处理。用户也可通过RJ-45网线接入Internet，以达到更高速度的信息传输。
附图说明
图1是本发明检测报警装置的外形结构示意图。
图2是本发明检测报警装置的结构层次图。
图3是本发明控制板的结构框图。
图4是本发明监控板的结构框图。
图5是本发明控制板的电原理图。
图6-1～图6-4是本发明监控板的电原理图(依次是ARM9内核、FLASH部分、SDRAM部分和网络接口的原理图)。
图7是本发明检测报警方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的检测报警装置包括：
一单板摄像头2，采用SONYCCD传感器，它安装在ATM机防护罩1的内侧，摄像头前加装一片720nm波长的红外滤镜片3，红外滤镜片的前面设有一个快门4。
一监控板5，如图4所示，采用ARM9芯片，监控板通过视频线10与单板摄像头2连接，用于采集当前图像、比对基准图像和新采集的图像，判断是否出现异物，发送有异物或没有异物的信号至控制板6。所述监控板自带2G或3G通讯模块(支持移动SIM卡)，用于通过GPRS无线网络进行信息传输，以及短信的发送。
一控制板6，如图3所示，采用瑞萨M16C/62P的处理器，控制板用于控制快门4、声光字报警、取消声光字报警或保持原状态，控制板上通过RS-232串口线7与监控板5实现通讯。所述控制板还连有对射式红外传感器9或热红外传感器，用于判断是否存在取款人。本例在控制板的扩展槽内插装无线信号接收器。
本实施例的ATM机异物入侵的检测报警方法，包括以下步骤(参见图7)：
步骤1，设备开启后监控板及控制板首先进行初始化，并从FLASH中读取配置信息，然后执行自检测功能，如果发现之前没有读取出相关硬件参数或配置信息，如：响应服务器列表、响应服务时间、比对程序灵敏度等，则设备将重新启动，并再一次执行自检测操作，通过检测后，执行步骤2。
步骤2，通过对射式红外传感器9判断ATM机当前是否使用，如在使用，不采集图像，并于设定时间(由监控板程序设定)之后再次进行本步骤的判断，直至无人操作ATM机时，执行步骤3。
步骤3，监控板5发送信号至控制板6，控制板控制快门4打开并返回信号给监控板，通过监控板中所运行的采集程序，采集当前图像，如果监控板的存储单元中没有图像，那么这张图像作为基准图像，这一次采集不做比对，到下一个设定时间再次采集图像，当有了两张图像后执行步骤4。
步骤4，步骤3采集的图像信息直接存储于监控板5的NANDFLASH中(图6-2)，通过监控板安装的图像比对程序判断是否存在异物，如果无异物则返回步骤2。如果有异物存在，监控板通过RS-232串口发送有异物信号至控制板，执行步骤5；与此同时，监控板通过其上插装的2G/3G模块，执行PPP拨号程序，在拨号成功后，基于TCP/IP协议以GPRS无线传输方式，将异物所出现的终端编号传至指定的服务器。用户也可通过RJ-45网线接入Internet，以达到更高速度的信息传输。
步骤5，控制板6收到有异物的信号后，返馈一个信号给监控板5，然后通过事先存储的中文报警字在LED屏上滚动显示，有取款人对ATM机进行操作时(对射式红外被阻隔)，则进行语音报警提示。
在本步骤中，由于控制板上装有无线信号接收器，当接收到监控板发来的解除报警信号后，切换LED屏上滚动显示的报警文字，恢复为银行指定的欢迎词，当有人对ATM机进行操作时(对射式红外被阻隔)，进行欢迎词播报。如果控制板上不安装无线信号接收器的话，也可以通过监控板上的图像判断程序判断异物是否已除去，如是，将信号发给主控板，ATM机恢复正常工作。
本发明的软件部分请参见图2，软件基本安装在监控板内，软件部分包含十大模块，分别是实时操作系统(RTOS)、PPP拨号程序、TCP/IP、图像采集及编码模块、静态图像比对程序、LED点阵文字显示、声光报警控制程序、自检测错误判定重启模块、自动检测远程升级模块、身份验证等模块。实时操作系统向上层应用软件提供通用的硬件控制接口及稳定的多任务调度；PPP拨号程序使用PPP协议在无线网络中拨号上网；TCP/IP协议七层的实现，用来与服务器进行数据交换；图像采集及编码模块将根据用户的设置编码成所需规格的JPEG格式图像；静态图像比对程序将摄像头所采集到的图像与基准图像进行比对；LED点阵文字显示，将所需显示文字以16*16点阵/字，一屏5-6个中文字滚动的形式放送；声光报警控制程序，用以开启声光报警功能，以切换正常状态及异常状态下LED显示的文字及语音的内容；自检测错误判定重起模块，在监控板或控制板在运行中出现错误时，自动重启；自动检测远程升级模块，在有更新版本的程序出现在指定升级服务器时，能下载更新程序；身份验证模块，在通电时，向服务器上传终端编号等相关信息。
本实施例步骤4中的图像比对程序是将采集到的新的数字图像与监控板存储单元中已有的基准图像作比对。在采集到新的数字图像后，对其中的数字用一阶差分代一阶微分，并求梯度，对平方和运算及开方运算，用两个分量的值之和表示，即：G(f(x))≈|Δxf(x，y)+Δyf(x，y)|。该方法应用了索贝尔(Sobel)算子进行梯度幅值计算方法，通过对两幅数字图像f(x，y)的每个像素，考察它们上、下、左、右邻点灰度的加权差，与之接近的邻点的权值大小，在分别求出基准图像的值和新采集图像的值后，进行异或操作，如最后得出的数值大于阀值，则认为出现异物，取出异物在图像中的横向、纵向中心座标，以该座标为圆心，画圆叠加并储存，在这种情况下，所述基本图像不变；如果得出未出现异物的结论，改变基准图像，将新采集的图像设为基准图像。
图5是控制板6的电原理图。主要的芯片有M16C62内核、语音芯片ISD1760和RS232串口芯片。其中语音芯片的第19管脚VOL接M16/C的第63管脚A8；语音芯片的第22管脚FT接M16/C的第65管脚A7；语音芯片的第25管脚ERASE接M16/C的第66管脚A6；语音芯片的第7管脚SS接M16/C的第68管脚A4；语音芯片的第6管脚SCLK接M16/C的第69管脚A3；语音芯片的第5管脚MOSI接M16/C的第70管脚A2；语音芯片的第4管脚MISO接M16/C的第71管脚A1；语音芯片的第3管脚RESET接M16/C的第72管脚A0。
控制板的RS232串口芯片用串口线与监控板的RS232接口相连。
图6-1是监控板中ARM9内核的电原理图、图6-2是监控板中FLASH部分的电原理图、图6-3是监控板中SDRAM部分的电原理图、图6-4是监控板中网络接口的电原理图。