智能视频行为分析平台建设方案.doc

基于智能视频分析的监控平台建设方案
随着国家经济的提高，城市和城市化进程在不断的发展，各种社会矛盾和暴力事件逐渐增多,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，当前城市和小区监控系统建设使用监控录像存储，事件发生后调取查阅的方式,这种方式在一定程度上满足了社会的需求，但是无法避免事态趋于恶化，在此背景下，具有智能视频行为分析的监控平台建设就显得尤为重要。
智能视频技术让安全警卫部门能通过摄像机实时自动“发现警情”并主动“分析”视野中的监视目标，同时判断出这些被监视目标的行为是否存在安全威胁，对已经出现或将要出现的安全威胁,及时向安全防卫人员通过文字信息、声音、快照等发出警报，极大地避免工作人员因倦怠、脱岗等因素造成情况误报和不报，切实提高监控区域的安全防范能力.
现有各大监控系统厂商和信息化科技公司都研发出大量的智能视频分析软件，可以分为两大类，基于嵌入式DSP智能分析系统和基于计算机末端处理的智能分析系统.
一．基于嵌入式DSP的处理优点
1、DSP方式可以使得视觉分析技术采用分布式的架构方式。在此方式下，视觉分析单元一般位于视觉采集设备附近（摄像机或编码器)，这样，可以有选择的设置系统，让系统只有当报警发生的时候才传输视觉到控制中心或存储中心,相对于计算机末端处理方式，大大节省的网络负担及存储空间.
2、DSP方式下视觉分析单元一般位于视觉采集设备附近（摄像机或编码器），此方式可以使得视觉分析单元直接对原始或最接近原始的图象进行分析,而后端计算机方式,计算机器得到的图象经过网络编码传输后已经丢失了部分信息,因此精确度难免下降。
3、视觉分析是复杂的过程，需要占用大量的系统计算资源，因此计算机方式可以同时进行分析的视觉路数非常有限，而DSP方式没有此限制。
二．在对比上述两种处理模式的优缺点基础上，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嵌入式处理方式系统架构图如下:
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
存储服务器
磁盘阵列
第三方报警联动

3.系统详细说明
1）前端摄像机（模拟或数字）通过同轴电缆（BNC接口）、网络双绞线(RJ45)或者光纤传输（SC\ST\FC接口)至监控中心视频分析模块（根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通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，矩阵键盘通过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储到本地存储服务器或外部磁盘阵列,磁盘阵列间通过SCSI接口进行互联,使用RAID5规范进行有效的数据备份和缓存。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）进行相应的联动。
4。基于末端计算机处理系统结构图如下：
5。系统数据传输流程图
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
数据存储
监控平台

6.系统详细说明：
1）前端不同类型的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）汇聚交换机与监控中心核心交换机连接根据距离远近可选择单模、多模或双绞线进行传输。
3）核心交换机承载前端所有视频信号与监控平台、存储服务器，视频分析服务器集群的数据交换。
4)前端视频信号进入视频分析服务器进行视频图像分析,将分析的报警数据存储于外部存储服务器,监控平台可进行数据的查询和确认，修改等.
5）由于视频分析服务器硬件无法进行前端大量视频分析,故采用集群方式实现整个系统的分析任务。在软件测试阶段可调试分析出每台服务器承载的最大视频分析路数。(一台服务器能搭载的视频处理路数根据服务器性能、视频图像格式和网络带宽的差异而不同）.
6）监控平台提供RS—232或I/0开关量等多种方式输出报警联动信号给第三方报警平台.
7）核心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,矩阵键盘采用RS-485接口与矩阵链接.
9）管理员可通过ADSL或其它网络连接方式登录到监控平台进行系统管理。
7系统功能
1) 可进行个性化设置布防类型，所有设置能即时更改.
2) 实时视频显示，可实时显示1-16路的视频图像，定时录像及报警触发录像等功能。
3）PTZ控制，通过对前端云台和镜头的控制,改变摄像机的方位、俯仰角度和焦距等。
4）电子地图显示，电子地图中包括了监控场景名称和该场景中的摄像设备.点击电子地图上分布的前端设备图标，即可显示该设备的实时视频.
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本地SD卡存储，在网络或线缆损坏的情况下存储视频信号,用以进行事后取证分析,保证视频图像的完整性。
7）入侵检测和周界保护，在设定区域或周界线内，侦测到移动的目标物体会发出报警，应用于小区围墙及重要设备机房.
8)游荡检测，目标物体运动的时间超过预设时间时,系统会侦测出并发出报警，人员被指定为游荡的时间均可自由设定。
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都可进行报警。可应用于小区内重要设备，公共设施的监控。
11）奔跑侦测,侦测到移动物体的速度超过预定值发出报警.
12)拥挤侦测,用于监控预设区域的人流级车流,超过预设值即进行报警.
13）人员计数，可单/双方向进行预设区域的人数及车辆统计。
14）人脸扑捉及比对，可在预设区域扑捉人脸部信息,与后台信息进行比对，可用于暴力事件事后取证。
15）在发生报警时，同时记录事件发生前后一段时间的录像信息,可方便进行事件定位.
8.系统支持的图像格式及帧率
系统支持视频分析的图像最小为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。采用二层软件层次划分的体系结构模型,包括数据处理层和应用层。
1.1数据处理层主要对视频图像进行分析,是实现智能视频监控的关键组成部分,下图为分析单元处理输入视频的过程图。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。当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,本次软件设计方案不考虑视频分析算法，可采用比较成熟,经过大规模应用的算法进行处理。
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、检索所有设备提供统一标准,平台提供的工具可以自定义、自创建、自组合很多特定业务相关的业务功能和流程.平台提供的所有功能都通过WebService的国际标准提供对外接口,这可以在异种操作系统、异种语言之间进行交互.应用层通过XML与数据处理层进行数据通信。如下图为应用层结构：

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
数据集中存储
检索回放服务
联动报警服务

2。软件平台功能模块
考虑到系统的灵活性，稳定性及易于与第三方平台对接，系统采用。NET平台进行开发，使用SQL SERVER 2005作为后台管理数据库。
软件平台功能框架结构图如下：
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 由于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的搭建，应用层界面设计及制作,各个模块功能的实现。分析数据关系,搭建Sql Server 数据库，编写相应的存储过程.初步实现平台的整体框架，具备演示版功能。时间进度表如下:
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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

数据库库表及存储过程编写

第二阶段 在平台框架基础上实现各个模块功能及数据通信,智能分析算法所输出的信息整合，与硬件的连接调试，程序的测试及修改。
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第三方算法与平台对接调试

各功能模块测试及修改

与设备连接测试

第三阶段 应用与小型化的监控系统，进行系统测试，软件的边界值测试，包括软件稳定性和黑盒测试,系统各项功能达到稳定状态。
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整体平台测试及修改

整体系统测试及修改

制作测试报告及研发文档