基于网络监听的摄像头遮挡检测

本文由本人原创，仅作为自己的学习记录

最近研究物联网安全，需求之一就是要实现摄像头遮挡的检测，调研了很久，很多都是基于视频帧分析的，这样不仅处理繁琐，而且对不同编码格式的视频处理也不尽相同，结合最近在学习图像处理的东东，脑洞一开，能不能通过监听网络上的视频流，从而还原出视频，再进一步提取关键帧图像，通过对比遮挡前后图像的相似度，进而判断摄像头是否被遮挡呢？下面是我的实现步骤。

有人说摄像头都有遮挡报警设置，为什么还要做这个？这个....我也不知道，客户就是上帝，上帝让你做，就得做。言归正传。

由于网络设备时串行部署在网络中，作为网络转发设备，对硬件资源的占用一定要慎重，所以，通过直接向摄像头获取视频数据这种方式被放弃，能不能通过tcpdump监听网络流量，进而把RTP的视频流保存为视频文件呢？网上还真有真有的工具，videosnarf就是其中之一，具体实现大家可以自行百度，这里不做详细介绍，上代码：

def __init__(self, pcap_time, percent):
self.pcap_time = pcap_time
self.percent = int(percent)
self.pcap_filename = '/tmp/udp_rtp.pcap'
self.vodiodir = '/tmp/vodio/'

初始化目录
if not os.path.exists(self.vodiodir):
os.mkdir(self.vodiodir)
self.picturedir = '/tmp/picture/'
if not os.path.exists(self.picturedir):
os.mkdir(self.picturedir)
self.picture_predir = '/tmp/picture_pre/'
if not os.path.exists(self.picture_predir):
os.mkdir(self.picture_predir)

抓取数据包

def get_pcap(self):
print 'begin packet capture'

在这里，抓包只为了获取视频数据，进而获取图像，所以，抓包时间尽可能的短一些，避免占用系统资源
command = 'timeout -t ' + self.pcap_time + ' /usr/sbin/tcpdump -i any udp -w ' + self.pcap_filename
print command
os.system(command)

将数据包转换成视频文件
def trans_pcap_to_h264file(self):
print 'begin trans pcap to h264'
command = ' ./videosnarf -i ' + self.pcap_filename + ' -o ' + self.vodiodir
print command
os.system(command)

下一步是如何从视频文件中提取图片，继续找工具，强大的ffmpeg实现了这个功能，能够根据需要对视频进行截图，代码如下：

def get_picture_from_vodio(self):
print 'begin get picture from vodio'
vodio_list = os.listdir(self.vodiodir)
for i in vodio_list:
command = './ffmpeg -i ' + self.vodiodir + i + ' -r 1 -f image2 ' + self.picturedir + i.split('_')[0] + '_%4d.jpeg'
print command
os.system(command)

到这里基本上完成了图像的提取工作，下一步就是要针对前后两次的图像就行对比，然后就可以根据设定的相似度进行摄像头遮挡的检测，同样的，也可以实现对对移动物体的检测哦，如何实现大家自行补脑吧。

python对图像的处理有很多开源的库，这里使用了pil库，首先提取图片的框架图，大家对比下面两幅图片：

第一幅是正常图片，第二幅是提取的框架图，很简单，通过计算第二幅图的黑白点个数，即可得到图的灰度值，比较前后两次抓取图片的灰度值，即可得到图片的相似度，是不是so easy！！

def getGray(image_file):
tmpls=[]
for h in range(0, image_file.size[1]):#h
for w in range(0, image_file.size[0]):#w
tmpls.append( image_file.getpixel((w,h)) )
return tmpls
def getAvg(ls):#获取平均灰度值
return sum(ls)/len(ls)

def getMH(a,b):#比较字符有几个字符相同
dist = 0;
for i in range(0,len(a)):
if a[i]==b[i]:
dist=dist+1
return dist

def getImgHash(fne):
image_file = Image.open(fne) # 打开
image_file=image_file.resize((12, 12))#重置图片大小我12px X 12px
image_file=image_file.convert("L")#转256灰度图
Grayls=getGray(image_file)#灰度集合
avg=getAvg(Grayls)#灰度平均值
bitls=''#接收获取0或1
#除去变宽1px遍历像素
for h in range(1, image_file.size[1]-1):#h
for w in range(1, image_file.size[0]-1):#w
if image_file.getpixel((w,h))>=avg:#像素的值比较平均值大于记为1 小于记为0
bitls=bitls+'1'
else:
bitls=bitls+'0'
return bitls

程序运行结果如下：

设置抓包时间3秒相似度低于80%为遮挡

themis:~# python camera_cover_dect.py 3 80
begin packet capture
timeout -t 3 /usr/sbin/tcpdump -i any udp -w /tmp/udp_rtp.pcap
tcpdump: listening on any, link-type LINUX_SLL (Linux cooked), capture size 65535 bytes
2604 packets captured
2621 packets received by filter
12 packets dropped by kernel
begin trans pcap to h264
./videosnarf -i /tmp/udp_rtp.pcap -o /tmp/vodio/

begin get picture from vodio
./ffmpeg -i /tmp/vodio/10.50.10.36_3.264 -r 1 -f image2 /tmp/picture/10.50.10.36_%4d.jpeg

./ffmpeg -i /tmp/vodio/10.30.10.211_2.264 -r 1 -f image2 /tmp/picture/10.30.10.211_%4d.jpeg

begin clean vodio
rm -f /tmp/vodio/*
begin compare picture
192.168.28.189_0001.jpeg
ls /tmp/picture/ | grep 192.168.28.189
192.168.28.189_0001.jpeg Similarity degree:80%

设置抓包时间3秒相似度低于98%为遮挡
themis:~# python camera_cover_dect.py 3 98
begin packet capture
timeout -t 3 /usr/sbin/tcpdump -i any udp -w /tmp/udp_rtp.pcap
tcpdump: listening on any, link-type LINUX_SLL (Linux cooked), capture size 65535 bytes
2730 packets captured
2758 packets received by filter
28 packets dropped by kernel
begin trans pcap to h264
./videosnarf -i /tmp/udp_rtp.pcap -o /tmp/vodio/

begin get picture from vodio
./ffmpeg -i /tmp/vodio/192.168.88.226_2.264 -r 1 -f image2 /tmp/picture/192.168.88.226_%4d.jpeg

./ffmpeg -i /tmp/vodio/192.168.28.189_1.264 -r 1 -f image2 /tmp/picture/192.168.28.189_%4d.jpeg

begin clean vodio
rm -f /tmp/vodio/*
begin compare picture
192.168.28.189_0001.jpeg
ls /tmp/picture/ | grep 192.168.28.189
192.168.28.189_0001.jpeg Similarity degree:73%
camare 192.168.28.189 is covered!!!
达到预定目标，实现了基于流量监听的摄像头遮挡检测，是不是很简单。

感谢开源工具videosnarf ffmpeg tcpdump，感谢用户提出这么奇葩的要求。相关代码资源可以在一下链接下载，有问题欢迎大家交流。

如需源码，请联系本人 zhang_peng18@163.com

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本文转自李晨光 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/chenguang/526692,如需转载请自行联系原作者
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