智能視頻行為分析平臺建設(shè)方案

1、基于智能視頻分析的監(jiān)控平臺建設(shè)方案隨著國家經(jīng)濟(jì)的提高，城市和城市化進(jìn)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(guān)部分 對加強(qiáng)城市各地聯(lián)網(wǎng)型監(jiān)控系統(tǒng)越來越重視，當(dāng)前城市和小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)使用監(jiān)控錄像存儲，事件發(fā)生后調(diào)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(shè)就顯得尤為重要。智能視頻技術(shù)讓安全警衛(wèi)部門能通過攝像機(jī)實時自動“發(fā)現(xiàn)警情”并主動“分析”視野中的監(jiān)視目標(biāo)，同時判斷出這 些被監(jiān)視目標(biāo)的行為是否存在安全威脅，對已經(jīng)出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(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?，F(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(jī)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(shù)采用分布式的架構(gòu)方式。在此方式下，視覺分析單元一般位于視覺采集設(shè) 備附近（攝像機(jī)或編碼器），這樣，可以有選擇的設(shè)置系統(tǒng)，讓系統(tǒng)只有當(dāng)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(jī)末端處理方式，大大節(jié)省的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)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(shè)備附近（攝像機(jī)

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(jìn)行分析，而后端計算機(jī)方式，計算機(jī)器得到的圖象經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸后已經(jīng)丟失 了部分信息，因此精確度難免下降。3、視覺分析是復(fù)雜的過程，需要占用大量的系統(tǒng)計算資源，因此計算機(jī)方式可以同時進(jìn)行分析的視覺路數(shù)非 常有限，而DSP方式?jīng)]有此限制。二.在對比上述兩種處理模式的優(yōu)缺點基礎(chǔ)上，提出基于DSP嵌入式處理和末端計算機(jī)處理兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu).1.基于DSP嵌入式處理方式系統(tǒng)架構(gòu)圖如下:宕廣棉電機(jī)C 治成挽機(jī)視頗監(jiān)控懺ft濟(jì)二方扭譽服普底軻1傳輸KS-2S2F.S-4S5印機(jī)中心傳輜部妤網(wǎng);W XZ綾典傳輸 光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)掇作頭視州分析模塊K

4、. Jj卜it1-，- SCSlJI 2R 繾叫舟中心2系統(tǒng)數(shù)據(jù)流傳輸過程矩陣切換大屏顯示3.系統(tǒng)詳細(xì)說明1）前端攝像機(jī)（模擬或數(shù)字）通過同軸電纜（BNC接口）、網(wǎng)絡(luò)雙絞線（RJ45）或者光纖傳輸（SCSTFC接口）至監(jiān)控 中心視頻分析模塊（根據(jù)工程需要可將視頻分析模塊安裝于前端攝像機(jī)面罩內(nèi)）。2）視頻分析模塊提供數(shù)字和模擬輸入輸出接口。3）視頻分析模塊將分析報警數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行上電視墻實時顯示4）監(jiān)控平臺服務(wù)器在接收到前端數(shù)據(jù)后存儲到本地存儲服務(wù)器或外部磁盤陣列，磁盤陣列間通過SCSI接口進(jìn) 行

5、互聯(lián)，使用RAID5規(guī)范進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)備份和緩存。平臺服務(wù)器同時輸出報警信號給第三方報警服務(wù)系統(tǒng)（聲光 報警、短信平臺等）進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)動?；谀┒擞嬎銠C(jī)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:鋌碼器向仙電纜傳輸槍機(jī)戲絞絨（.網(wǎng)絡(luò).）仕輸IOOM控制鍛盤視頻矩陣入屏顯示-第二力報瞥服務(wù) 此纖傳輸1。MKS-2S2RS-4K55.系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程圖前端攝像頭前端攝像頭矩陣切換顯示6.系統(tǒng)詳細(xì)說明:1）前端不同類型的攝像機(jī)接入編碼設(shè)備，編碼輸出網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號傳輸至匯聚層交換機(jī).2）匯聚交換機(jī)與監(jiān)控中心核心交換機(jī)連接根據(jù)距離遠(yuǎn)近可選擇單模、多?；螂p絞線進(jìn)行傳輸。3）核心交換機(jī)承載前端所有視頻信號與監(jiān)控平臺、存儲服務(wù)器，視頻

6、分析服務(wù)器集群的數(shù)據(jù)交換。4）前端視頻信號進(jìn)入視頻分析服務(wù)器進(jìn)行視頻圖像分析，將分析的報警數(shù)據(jù)存儲于外部存儲服務(wù)器，監(jiān)控平臺 可進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢和確認(rèn)，修改等。5）由于視頻分析服務(wù)器硬件無法進(jìn)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(wù)。在軟件測 試階段可調(diào)試分析出每臺服務(wù)器承載的最大視頻分析路數(shù)。（一臺服務(wù)器能搭載的視頻處理路數(shù)根據(jù)服務(wù)器性能、視 頻圖像格式和網(wǎng)絡(luò)帶寬的差異而不同）。6）監(jiān)控平臺提供RS-232或I/0開關(guān)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(jī)輸出數(shù)字視頻信號至多臺解碼器，解碼器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸送至視頻矩陣進(jìn)行解碼上 墻（電視墻或LE

7、D拼接屏）。8）矩陣鍵盤用于控制視頻矩陣對多路輸入信號進(jìn)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(wǎng)絡(luò)連接方式登錄到監(jiān)控平臺進(jìn)行系統(tǒng)管理。7系統(tǒng)功能1）可進(jìn)行個性化設(shè)置布防類型，所有設(shè)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，通過對前端云臺和鏡頭的控制，改變攝像機(jī)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(shè)備。點擊電子地圖上分布的前端設(shè)備 圖標(biāo)，即可顯示該設(shè)備的實時視頻。5）攝像機(jī)狀態(tài)監(jiān)測，系統(tǒng)可在地圖上監(jiān)控攝像機(jī)工作狀態(tài)，對失去信號，位

8、置轉(zhuǎn)移，停止工作，和圖像質(zhì)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(wǎng)絡(luò)或線纜損壞的情況下存儲視頻信號，用以進(jìn)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(hù)，在設(shè)定區(qū)域或周界線內(nèi)，偵測到移動的目標(biāo)物體會發(fā)出報警，應(yīng)用于小區(qū)圍墻及重要設(shè)備機(jī)房。8）游蕩檢測，目標(biāo)物體運動的時間超過預(yù)設(shè)時間時，系統(tǒng)會偵測出并發(fā)出報警，人員被指定為游蕩的時間均 可自由設(shè)定。9）滑到偵測，區(qū)域內(nèi)人員滑到或跌倒發(fā)出報警。10）遺留物偵測，對遺棄物進(jìn)行自動檢測一一當(dāng)物品（包裹、碎塊、行李等）在某個防區(qū)內(nèi)被放置或遺棄，物 體被推出或扔出防區(qū)都可進(jìn)行報警?？蓱?yīng)用于小區(qū)內(nèi)重要設(shè)備，公共設(shè)施的監(jiān)控。

9、11）奔跑偵測，偵測到移動物體的速度超過預(yù)定值發(fā)出報警。12）擁擠偵測，用于監(jiān)控預(yù)設(shè)區(qū)域的人流級車流，超過預(yù)設(shè)值即進(jìn)行報警。13）人員計數(shù)，可單/雙方向進(jìn)行預(yù)設(shè)區(qū)域的人數(shù)及車輛統(tǒng)計。14 ）人臉撲捉及比對，可在預(yù)設(shè)區(qū)域撲捉人臉部信息，與后臺信息進(jìn)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(jìn)行事件定位。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/秒三.智能監(jiān)控軟件平臺設(shè)計采用二層軟件層次劃分的體系結(jié)構(gòu)模型，包括數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層。1.1數(shù)據(jù)處理層主要對視頻圖像進(jìn)行分析，是實現(xiàn)智能視頻

10、監(jiān)控的關(guān)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(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)分類、活動分析、報警信息輸出等多個部分組成。當(dāng)前分析 單元需要有高可靠性視頻分析性能，目標(biāo)識別率高，誤差率小，所以對算法要求比較高，本次軟件設(shè)計方案不考慮 視頻分析算法，可采用比較成熟，經(jīng)過大規(guī)模應(yīng)用的算法進(jìn)行處理。1.2應(yīng)用層為系統(tǒng)整體管理、配置、檢索所有設(shè)備提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，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(wù)相關(guān)的業(yè)務(wù)功能和流程。平臺提供的所有功能都通過WebService的國際標(biāo)準(zhǔn)提供對外接口，這可以在 異種操作系統(tǒng)、異種語言之間進(jìn)行交互。應(yīng)用層通過XML與數(shù)據(jù)處理層進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

11、如下圖為應(yīng)用層結(jié)構(gòu)：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(jìn)行開發(fā)，使用SQL SERVER 2005作為后臺管理數(shù)據(jù)庫。軟件平臺功能框架結(jié)構(gòu)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用層平臺的搭建，應(yīng)用層界面設(shè)計及制作，各個模塊功能的實現(xiàn)。分析數(shù)據(jù)關(guān)系，搭建Sql Server數(shù)據(jù)庫，編寫相應(yīng)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(jìn)度表如下：項目時間/天1234567891011121314151617181920應(yīng)用層界面制作及編程用戶、設(shè)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(shù)據(jù)庫庫表及存儲過程編寫第二階段在平臺框架基礎(chǔ)上實現(xiàn)各個模塊功能及數(shù)據(jù)通信，智能分析算法所輸出的信息整合，與硬件的連 接調(diào)試，程序的測試及修改。項廠時 間慶212223242526272829303132333