智能化視頻行為分析平臺建設方案設計

1、基于智能視頻分析的監(jiān)控平臺建設方案隨著國家經濟的提高，城市和城市化進程在不斷的發(fā)展，各種社會矛盾和暴力事件逐漸增多，政府和相關部分 對加強城市各地聯(lián)網型監(jiān)控系統(tǒng)越來越重視，當前城市和小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)建設使用監(jiān)控錄像存儲，事件發(fā)生后調取查 閱的方式，這種方式在一定程度上滿足了社會的需求，但是無法避免事態(tài)趨于惡化，在此背景下，具有智能視頻行 為分析的監(jiān)控平臺建設就顯得尤為重要。智能視頻技術讓安全警衛(wèi)部門能通過攝像機實時自動“發(fā)現(xiàn)警情”并主動“分析”視野中的監(jiān)視目標，同時判 斷出這些被監(jiān)視目標的行為是否存在安全威脅，對已經出現(xiàn)或將要出現(xiàn)的安全威脅，及時向安全防衛(wèi)人員通過文字 信息、聲音、快照等發(fā)出警報，

2、極大地避免工作人員因倦怠、脫崗等因素造成情況誤報和不報，切實提高監(jiān)控區(qū)域 的安全防范能力。現(xiàn)有各大監(jiān)控系統(tǒng)廠商和信息化科技公司都研發(fā)出大量的智能視頻分析軟件，可以分為兩大類，基于嵌入式DSP 智能分析系統(tǒng)和基于計算機末端處理的智能分析系統(tǒng)。一.基于嵌入式DSP的處理優(yōu)點1、DSP方式可以使得視覺分析技術采用分布式的架構方式。在此方式下，視覺分析單元一般位于視覺采集設 備附近（攝像機或編碼器），這樣，可以有選擇的設置系統(tǒng)，讓系統(tǒng)只有當報警發(fā)生的時候才傳輸視覺到控制中心 或存儲中心，相對于計算機末端處理方式，大大節(jié)省的網絡負擔及存儲空間。2、DSP方式下視覺分析單元一般位于視覺采集設備附近（攝像機

3、或編碼器），此方式可以使得視覺分析單元直 接對原始或最接近原始的圖象進行分析，而后端計算機方式，計算機器得到的圖象經過網絡編碼傳輸后已經丟失了 部分信息，因此精確度難免下降。3、視覺分析是復雜的過程，需要占用大量的系統(tǒng)計算資源，因此計算機方式可以同時進行分析的視覺路數非 常有限，而DSP方式沒有此限制。二.在對比上述兩種處理模式的優(yōu)缺點基礎上，提出基于DSP嵌入式處理和末端計算機處理兩種系統(tǒng)結構.1.基于DSP嵌入式處理方式系統(tǒng)架構圖如下:2系統(tǒng)數據流傳輸過程矩陣切換大屏顯示3.系統(tǒng)詳細說明1）前端攝像機（模擬或數字）通過同軸電纜（BNC接口）、網絡雙絞線（RJ45）或者光纖傳輸（SCSTFC

4、接口）至監(jiān) 控中心視頻分析模塊（根據工程需要可將視頻分析模塊安裝于前端攝像機面罩內）。2）視頻分析模塊提供數字和模擬輸入輸出接口。3）視頻分析模塊將分析報警數據通過網絡傳輸至監(jiān)控中心軟件平臺，同時輸出模擬信號至矩陣，矩陣鍵盤通 過RS-485接口控制矩陣輸入信號選擇性進行上電視墻實時顯示4）監(jiān)控平臺服務器在接收到前端數據后存儲到本地存儲服務器或外部磁盤陣列，磁盤陣列間通過SCSI接口進 行互聯(lián)，使用RAID5規(guī)范進行有效的數據備份和緩存。平臺服務器同時輸出報警信號給第三方報警服務系統(tǒng)（聲光 報警、短信平臺等）進行相應的聯(lián)動。基于末端計算機處理系統(tǒng)結構圖如下:系統(tǒng)數據傳輸流程圖6.系統(tǒng)詳細說明:

5、前端攝像頭前端攝像頭矩陣切換顯示1）前端不同類型的攝像機接入編碼設備，編碼輸出網絡數字信號傳輸至匯聚層交換機.2）匯聚交換機與監(jiān)控中心核心交換機連接根據距離遠近可選擇單模、多?；螂p絞線進行傳輸。3）核心交換機承載前端所有視頻信號與監(jiān)控平臺、存儲服務器，視頻分析服務器集群的數據交換。4）前端視頻信號進入視頻分析服務器進行視頻圖像分析，將分析的報警數據存儲于外部存儲服務器，監(jiān)控平臺 可進行數據的查詢和確認，修改等。5）由于視頻分析服務器硬件無法進行前端大量視頻分析，故采用集群方式實現(xiàn)整個系統(tǒng)的分析任務。在軟件測 試階段可調試分析出每臺服務器承載的最大視頻分析路數。（一臺服務器能搭載的視頻處理路數根

6、據服務器性能、 視頻圖像格式和網絡帶寬的差異而不同）。6）監(jiān)控平臺提供RS-232或I/0開關量等多種方式輸出報警聯(lián)動信號給第三方報警平臺。7）核心交換機輸出數字視頻信號至多臺解碼器，解碼器將數字信號轉換為模擬信號輸送至視頻矩陣進行解碼上 墻（電視墻或LED拼接屏）。8）矩陣鍵盤用于控制視頻矩陣對多路輸入信號進行選擇上墻顯示，矩陣鍵盤采用RS-485接口與矩陣鏈接。9）管理員可通過ADSL或其它網絡連接方式登錄到監(jiān)控平臺進行系統(tǒng)管理。7系統(tǒng)功能1）可進行個性化設置布防類型，所有設置能即時更改。2）實時視頻顯示，可實時顯示1-16路的視頻圖像，定時錄像及報警觸發(fā)錄像等功能。3）PTZ控制，通過對

7、前端云臺和鏡頭的控制，改變攝像機的方位、俯仰角度和焦距等。4）電子地圖顯示，電子地圖中包括了監(jiān)控場景名稱和該場景中的攝像設備。點擊電子地圖上分布的前端設備 圖標，即可顯示該設備的實時視頻。5）攝像機狀態(tài)監(jiān)測，系統(tǒng)可在地圖上監(jiān)控攝像機工作狀態(tài)，對失去信號，位置轉移，停止工作，和圖像質量 變差發(fā)出報警。6）系統(tǒng)可支持視頻圖像本地SD卡存儲，在網絡或線纜損壞的情況下存儲視頻信號，用以進行事后取證分析， 保證視頻圖像的完整性。7）入侵檢測和周界保護，在設定區(qū)域或周界線內，偵測到移動的目標物體會發(fā)出報警，應用于小區(qū)圍墻及重要設備機房。8）游蕩檢測，目標物體運動的時間超過預設時間時，系統(tǒng)會偵測出并發(fā)出報警

8、，人員被指定為游蕩的時間均可自由設定。9）滑到偵測，區(qū)域內人員滑到或跌倒發(fā)出報警。10）遺留物偵測，對遺棄物進行自動檢測一一當物品（包裹、碎塊、行李等）在某個防區(qū)內被放置或遺棄，物體被推出或扔出防區(qū)都可進行報警?？蓱糜谛^(qū)內重要設備，公共設施的監(jiān)控。11）奔跑偵測，偵測到移動物體的速度超過預定值發(fā)出報警。12）擁擠偵測，用于監(jiān)控預設區(qū)域的人流級車流，超過預設值即進行報警。13）人員計數，可單/雙方向進行預設區(qū)域的人數及車輛統(tǒng)計。14 ）人臉撲捉及比對，可在預設區(qū)域撲捉人臉部信息，與后臺信息進行比對，可用于暴力事件事后取證。15）在發(fā)生報警時，同時記錄事件發(fā)生前后一段時間的錄像信息，可方便進行

9、事件定位。8.系統(tǒng)支持的圖像格式及幀率系統(tǒng)支持視頻分析的圖像最小為CIF格式，352*288像素。幀率為25幀/秒.智能監(jiān)控軟件平臺設計三采用二層軟件層次劃分的體系結構模型，包括數據處理層和應用層。數據處理層主要對視頻圖像進行分析，是實現(xiàn)智能視頻監(jiān)控的關鍵組成部分，下圖為分析單元處理輸入視頻 的過程圖。視頻分析由目標檢測、目標跟蹤、目標分類、活動分析、報警信息輸出等多個部分組成。當前分析單元 需要有高可靠性視頻分析性能，目標識別率高，誤差率小，所以對算法要求比較高，本次軟件設計方案不考慮視頻 分析算法，可采用比較成熟，經過大規(guī)模應用的算法進行處理。應用層為系統(tǒng)整體管理、配置、檢索所有設備提供統(tǒng)

10、一標準，平臺提供的工具可以自定義、自創(chuàng)建、自組合很多特定業(yè)務相關的業(yè)務功能和流程。平臺提供的所有功能都通過WebService的國際標準提供對外接口，這可以在異種操作系統(tǒng)、異種語言之間進行交互。應用層通過XML與數據處理層進行數據通信。如下圖為應用層結構：軟件平臺功能模塊考慮到系統(tǒng)的靈活性，穩(wěn)定性及易于與第三方平臺對接，系統(tǒng)采用.NET平臺進行開發(fā)，使用SQL SERVER 2005作為后臺管理數據庫。軟件平臺功能框架結構圖如下：智能視頻分析監(jiān)控平臺軟件平臺開發(fā)計劃第一階段由于智能視頻分析軟件是基于第三方算法而進行數據處理，在此基礎上進行應用層平臺的搭建，應用層界面設計及制作，各個模塊功能的實現(xiàn)。分析數據關系，搭建Sql Server數據庫，編寫相應的存儲過程。初步實現(xiàn)平臺的整體框架，具備演示版功能。時間進度表如下：項目時間/天1234567891011121314151617181920應用層界面制作及編程用戶、設備及日志模塊實現(xiàn)報警管理和實時監(jiān)控模塊實現(xiàn)數據庫庫表及存儲過程編寫第二階段在平臺框架基礎上實現(xiàn)各個模塊功能及數據通信，智能分析算法所輸出的信息整合，與硬件的連接調試，程序的測試及修改。項廠時 間/天2122232425262728293031323334353637383940第