智能视频行为分析研究平台建设专项方案.doc

基于智能视频分析监控平台建设方案

伴随国家经济提升，城市和城市化进程在不停发展，多种社会矛盾和暴力事件逐步增多，政府和相关部分对加强城市各地联网型监控系统越来越重视，目前城市和小区监控系统建设使用监控录像存放，事件发生后调取查阅方法，这种方法在一定程度上满足了社会需求，不过无法避免事态趋于恶化，在此背景下，含有智能视频行为分析监控平台建设就显得尤为关键。
智能视频技术让安全警卫部门能经过摄像机实时自动“发觉警情”并主动“分析”视野中监视目标，同时判定出这些被监视目标行为是否存在安全威胁，对已经出现或将要出现安全威胁，立即向安全防卫人员经过文字信息、声音、快照等发出警报，极大地避免工作人员因倦怠、脱岗等原因造成情况误报和不报，切实提升监控区域安全防范能力。
现有各大监控系统厂商和信息化科技企业全部研发出大量智能视频分析软件，能够分为两大类，基于嵌入式DSP智能分析系统和基于计算机末端处理智能分析系统。
一．基于嵌入式DSP处理优点

1、DSP方法能够使得视觉分析技术采取分布式架构方法。在此方法下，视觉分析单元通常在视觉采集设备周围（摄像机或编码器），这么，能够有选择设置系统，让系统只有当报警发生时候才传输视觉到控制中心或存放中心，相对于计算机末端处理方法，大大节省网络负担及存放空间。
2、DSP方法下视觉分析单元通常在视觉采集设备周围（摄像机或编码器），此方法能够使得视觉分析单元直接对原始或最靠近原始图象进行分析，以后端计算机方法，计算机器得到图象经过网络编码传输后已经丢失了部分信息，所以正确度难免下降。
3、视觉分析是复杂过程，需要占用大量系统计算资源，所以计算机方法能够同时进行分析视觉路数很有限，而DSP方法没有此限制。
二．在对比上述两种处理模式优缺点基础上，提出基于DSP嵌入式处理和末端计算机处理两种系统结构.

1.基于DSP嵌入式处理方法系统架构图以下：

2系统数据流传输过程

视频分析
前端摄像机
前端摄像机
矩阵切换大屏显示
监控平台
存放服务器
磁盘阵列
第三方报警联动

3.系统具体说明
1)前端摄像机(模拟或数字)经过同轴电缆(BNC接口)、网络双绞线(RJ45)或光纤传输(SC\ST\FC接口)至监控中心视频分析模块(依据工程需要可将视频分析模块安装于前端摄像机面罩内)。
2)视频分析模块提供数字和模拟输入输出接口。
3)视频分析模块将分析报警数据经过网络传输至监控中心软件平台，同时输出模拟信号至矩阵，矩阵键盘经过RS-485接口控制矩阵输入信号选择性进行上电视墙实时显示
4)监控平台服务器在接收到前端数据后存放到当地存放服务器或外部磁盘阵列，磁盘阵列间经过SCSI接口进行互联，使用RAID5规范进行有效数据备份和缓存。平台服务器同时输出报警信号给第三方报警服务系统(声光报警、短信平台等)进行对应联动。

4.基于末端计算机处理系统结构图以下：

5.系统数据传输步骤图
前端摄像头
前端摄像头
矩阵切换显示
视频分析
数据交换
编码
解码
数据存放
监控平台

6.系统具体说明：
1)前端不一样类型摄像机接入编码设备，编码输出网络数字信号传输至汇聚层交换机.
2)汇聚交换机和监控中心关键交换机连接依据距离远近可选择单模、多模或双绞线进行传输。
3)关键交换机承载前端全部视频信号和监控平台、存放服务器，视频分析服务器集群数据交换。
4)前端视频信号进入视频分析服务器进行视频图像分析，将分析报警数据存放于外部存放服务器，监控平台可进行数据查询和确定，修改等。
5)因为视频分析服务器硬件无法进行前端大量视频分析，故采取集群方法实现整个系统分析任务。在软件测试阶段可调试分析出每台服务器承载最大视频分析路数。(一台服务器能搭载视频处理路数依据服务器性能、视频图像格式和网络带宽差异而不一样)。
6)监控平台提供RS-232或I/0开关量等多个方法输出报警联动信号给第三方报警平台。
7)关键交换机输出数字视频信号至多台解码器，解码器将数字信号转换为模拟信号输送至视频矩阵进行解码上墙(电视墙或LED拼接屏)。
8)矩阵键盘用于控制视频矩阵对多路输入信号进行选择上墙显示，矩阵键盘采取RS-485接口和矩阵链接。
9)管理员可经过ADSL或其它网络连接方法登录到监控平台进行系统管理。

7系统功效
1) 可进行个性化设置布防类型，全部设置能即时更改。
2) 实时视频显示，可实时显示1-16路视频图像，定时录像及报警触发录像等功效。
3)PTZ控制，经过对前端云台和镜头控制，改变摄像机方位、俯仰角度和焦距等。
4)电子地图显示，电子地图中包含了监控场景名称和该场景中摄像设备。点击电子地图上分布前端设备图标，即可显示该设备实时视频。
5)摄像机状态监测，系统可在地图上监控摄像机工作状态，对失去信号，位置转移，停止工作，和图像质量变差发出报警。
6)系统可支持视频图像当地SD卡存放，在网络或线缆损坏情况下存放视频信号，用以进行事后取证分析，确保视频图像完整性。
7)入侵检测和周界保护，在设定区域或周界线内，侦测到移动目标物体会发出报警，应用于小区围墙及关键设备机房。
8)游荡检测，目标物体运动时间超出预设时间时，系统会侦测出并发出报警，人员被指定为游荡时间均可自由设定。
9)滑到侦测，区域内人员滑到或跌倒发出报警。
10)遗留物侦测，对遗弃物进行自动检测——当物品（包裹、碎块、行李等）在某个防区内被放置或遗弃，物体被推出或扔出防区全部可进行报警。可应用于小区内关键设备，公共设施监控。
11)奔跑侦测，侦测到移动物体速度超出预定值发出报警。
12)拥挤侦测，用于监控预设区域人流级车流，超出预设值即进行报警。
13)人员计数，可单/双方向进行预设区域人数及车辆统计。
14)人脸扑捉及比对，可在预设区域扑捉人脸部信息，和后台信息进行比对，可用于暴力事件事后取证。
15)在发生报警时，同时统计事件发生前后一段时间录像信息，可方便进行事件定位。
8.系统支持图像格式及帧率
系统支持视频分析图像最小为CIF格式，352*288 像素。
帧率为25帧/秒
三．智能监控软件平台设计
1.采取二层软件层次划分体系结构模型，包含数据处理层和应用层。
1.1数据处理层关键对视频图像进行分析，是实现智能视频监控关键组成部分，下图为分析单元处理输入视频过程图。视频分析由目标检测、目标跟踪、目标分类、活动分析、报警信息输出等多个部分组成。目前分析单元需要有高可靠性视频分析性能，目标识别率高，误差率小，所以对算法要求比较高，此次软件设计方案不考虑视频分析算法，可采取比较成熟，经过大规模应用算法进行处理。
视频输入
报警输出
视频输出
活动行为分析
参数配置文件
目标分类
多目标跟踪
目标检测
目标跟踪
目标类型

1.2应用层为系统整体管理、配置、检索全部设备提供统一标准，平台提供工具能够自定义、自创建、自组合很多特定业务相关业务功效和步骤。平台提供全部功效全部经过WebService国际标准提供对外接口，这能够在异种操作系统、异种语言之间进行交互。应用层经过XML和数据处理层进行数据通信。以下图为应用层结构：

应用层

统一身份认证
数据库检索
电子地图
设备配置和监控
数据集中存放
检索回放服务
联动报警服务

2.软件平台功效模块
考虑到系统灵活性，稳定性及易于和第三方平台对接，系统采取.NET平台进行开发，使用SQL SERVER 作为后台管理数据库。
软件平台功效框架结构图以下：
智能视频分析监控平台
实时监控
设备管理
报警管理
用户管理
日志管理
增加设备
修改设备
查询设备
类型设置
实时报警信息
报警查询
报警日志
报警处理
管理员设置
权限设置
日志查询
录像设置
录像查询及下载
云台控制
跳转到事件
设备故障日志
用户操作日志
电子地图

3.软件平台开发计划
第一阶段 因为智能视频分析软件是基于第三方算法而进行数据处理，在此基础上进行应用层平台搭建，应用层界面设计及制作，各个模块功效实现。分析数据关系，搭建Sql Server 数据库，编写对应存放过程。初步实现平台整体框架，含有演示版功效。时间进度表以下：
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应用层界面制作及编程

用户、设备及日志模块实现

报警管理和实时监控模块实现

数据库库表及存放过程编写

第二阶段 在平台框架基础上实现各个模块功效及数据通信，智能分析算法所输出信息整合，和硬件连接调试，程序测试及修改。

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第三方算法和平台对接调试

各功效模块测试及修改

和设备连接测试

第三阶段 应用和小型化监控系统，进行系统测试，软件边界值测试，包含软件稳定性和黑盒测试，系统各项功效达成稳定状态。
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整体平台测试及修改

整体系统测试及修改

制作测试汇报及研发文档