计 算 机 系 统 应 用 http://www.c-s-a.org.cn 2011 年 第 20 卷 第 5 期 1 智 能 视 频 分 析 技 术 在 综 合 安 防 系 统 中 的 应 用 陈 冬 冬 1, 张 曼 琳 2, 贾 平, 汪 永 强 1 ( 安 徽 工 业 大 学 计 算 机 学 院, 马 鞍 山 24002) 2 ( 浙 江 工 业 大 学 教 育 技 术 学 院, 杭 州 10014) ( 深 圳 市 赛 为 智 能 股 份 有 限 公 司 开 发 部, 深 圳 518057) 摘 要 : 为 了 满 足 不 断 提 升 的 地 铁 综 合 安 防 系 统 的 运 营 管 理 要 求, 结 合 了 某 市 大 型 地 铁 项 目, 对 目 前 数 字 视 频 监 控 系 统 中 采 用 的 视 频 分 析 技 术 进 行 了 分 析, 指 出 了 这 种 技 术 在 当 前 应 用 中 的 不 足, 提 出 了 改 进 策 略, 通 过 把 相 关 设 备 深 度 集 成 到 监 控 系 统 中 来, 使 视 频 分 析 系 统 更 加 智 能 化 的 同 时 提 高 了 监 控 系 统 的 精 确 度 和 整 体 可 控 度 详 细 介 绍 了 智 能 视 频 分 析 系 统 的 设 计 思 想 和 技 术 选 择 组 成 以 及 实 现 过 程 等, 并 阐 述 其 未 来 的 发 展 前 景 关 键 词 : 综 合 安 防 系 统 (ISDS); 视 频 分 析 技 术 ; 深 度 集 成 ; 智 能 化 ; 智 能 视 频 分 析 系 统 Application of Intelligent Analysis Technology for Video to Integrated Security Defence System CHEN Dong-Dong 1, ZHANG Man-Lin 2, JIA Ping, WANG Yong-Qiang 1 (School of Computer, Anhui University of Technology, Maanshan 24002, China) 2 (School of Education Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 10014, China) (Develop Department, Shenzhen Sunwin Intelligent Co.Ltd, Shenzhen 518057, China) Abstract: To meet the rising demands of operational management in the subway integrated monitoring system, this paper, based on the analysis of Digital Video Surveillance System used in the integrated security project of the Shenzhen metro No.1 extend project, analyzes the moment widely-used video analysis system, points out the shortage of the system, and proposes some better improvement strategies. By deeply integrating relative the integrated security project of the Shenzhen metro No.1 extend project equipment into control systems, it makes the video analysis system more intelligent. At the same time, it also improves the accuracy of the supervisory system and controllability to the whole system. This paper describes the design idea, technology selection, system components, system structure and system function of the intelligent video analysis system in detail. In the end, it also explains the developing potential of the intelligent video analysis system. Keywords: integrated security defence system; analysis technology for Video; deep integration; intelligent; analysis system for Video 1 引 言 随 着 我 国 国 民 经 济 的 发 展 和 经 济 全 球 化 进 程 的 加 快 以 及 最 近 的 平 安 城 市 111 工 程 与 数 字 化 城 管 等 一 系 列 措 施 的 出 台, 中 国 安 防 产 业 也 迎 来 了 最 佳 的 发 展 时 机, 目 前 已 经 具 备 了 视 频 监 控 门 禁 系 统 入 侵 报 警 等 十 几 个 大 类, 在 人 们 对 安 全 问 题 高 度 关 注 的 同 时, 数 字 视 频 监 控 系 统 发 展 异 常 迅 猛 [1], 因 此, 在 综 合 安 防 系 统 的 建 设 中 要 具 备 前 瞻 性, 如 何 使 值 班 人 员 从 死 盯 监 视 器 的 繁 重 单 调 的 工 作 中 解 脱 出 来? 如 何 完 善 综 合 监 控 的 安 全 管 理, 如 何 从 整 体 性 进 行 考 虑, 以 深 度 集 成 安 防 框 架 下 的 各 个 子 系 统, 使 其 充 分 发 挥 其 最 大 效 能, 来 满 足 不 断 提 升 的 综 合 监 控 系 统 的 1 基 金 项 目 : 深 圳 地 铁 一 号 线 续 建 工 程 综 合 安 防 系 统 项 目 (GMTC-SZMC020/2007) 收 稿 时 间 :2010-09-08; 收 到 修 改 稿 时 间 :2010-10-12 运 营 管 理 要 求, 在 这 种 背 景 下, 智 能 视 频 分 析 技 术 有 效 地 深 度 集 成 到 监 控 系 统 中 来 [2], 以 弥 补 传 统 监 控 的 144 应 用 技 术 Applied Technique
2011 年 第 20 卷 第 5 期 http://www.c-s-a.org.cn 计 算 机 系 统 应 用 不 足 并 将 监 控 人 员 解 放 出 来 集 中 处 理 关 键 业 务, 以 达 到 提 高 监 控 系 统 的 精 确 度 和 智 能 化 可 控 度 越 来 越 得 到 人 们 的 高 度 重 视 本 文 首 先 描 述 了 现 今 普 遍 采 用 的 视 频 分 析 技 术 并 总 结 出 其 存 在 的 不 足, 提 出 了 可 行 性 更 高 的 智 能 视 频 分 析 系 统, 并 详 细 给 出 了 它 所 采 用 的 关 键 技 术 以 及 实 现 过 程 等, 给 未 来 安 防 领 域 提 供 了 一 个 很 好 的 参 考 方 案 2 视 频 分 析 技 术 目 前 普 遍 采 用 的 视 频 分 析 技 术 体 系 结 构 是 前 端 分 析 ; 即 前 端 采 用 模 拟 摄 像 机 采 集 取 像, 将 视 频 流 通 过 网 络 传 回 处 理 分 析 服 务 器 端, 利 用 模 数 转 换 设 备 将 前 端 得 到 的 模 拟 信 号 转 换 成 数 字 信 号 并 经 编 码 算 法 压 缩 处 理, 其 中 经 过 复 杂 繁 琐 的 图 像 分 析 处 理, 之 后 再 存 储 在 磁 盘 阵 列 里, 供 需 要 时 查 看 采 用 的 关 键 技 术 有 : 视 频 移 动 探 测 技 术 (VMD-Video Motion Detection), 压 缩 编 码 技 术 采 用 MPEG-4 视 频 传 输 协 议 采 用 UDP 协 议 背 景 差 法 运 动 目 标 检 测 等 技 术 系 统 的 结 构 简 图 如 下 : 图 1 视 频 分 析 结 构 简 图 该 系 统 主 要 的 不 足 有 以 下 几 点 : (1) 网 络 承 受 的 传 输 压 力 过 大 因 为 前 端 的 摄 像 头 采 集 到 的 图 像 视 频 未 经 过 任 何 处 理 直 接 通 过 网 络 传 回 后 面 服 务 器 端, 在 服 务 器 端 再 经 过 一 系 列 的 处 理 (2) VMD 技 术 采 用 比 较 相 邻 帧 图 象 像 素 的 变 化 情 况, 此 技 术 的 应 用 比 较 有 局 限 性, 不 适 合 多 种 环 境, 容 易 产 生 漏 报 和 误 报, 对 于 一 些 静 态 场 景 过 于 敏 感, 如 树 叶 的 晃 动 等, 可 能 触 发 误 报 警, 因 此 不 适 合 用 于 室 外 () 采 用 MPEG-4 编 码 技 术, 压 缩 的 效 率 还 不 是 很 理 想 (4) 在 处 理 结 束 后 反 馈 机 制 不 明 确 不 及 时, 属 于 被 动 式 的 分 析 处 理, 需 要 用 户 自 己 去 查 看 或 者 需 要 调 用 图 像 时 才 发 现 有 过 非 正 常 的 画 面, 未 定 义 智 能 分 析 报 警 机 制 (5) 整 个 系 统 结 构 较 复 杂, 从 实 施 上 来 看 也 较 繁 琐 智 能 视 频 分 析 系 统 设 计 思 想 和 技 术 选 择 针 对 以 上 一 系 列 的 问 题, 结 合 本 项 目 现 有 的 情 况 详 细 阐 述 了 智 能 视 频 分 析 系 统 的 设 计 思 想 和 技 术 选 择.1 系 统 的 设 计 思 想 针 对 以 上 一 系 列 的 问 题, 结 合 本 项 目 现 有 的 情 况, 在 智 能 视 频 分 析 上 要 求 采 用 视 频 模 式 自 适 应 识 别 技 术 对 指 定 的 监 控 画 面 能 够 进 行 视 频 分 析 [] ; 数 字 视 频 分 析 功 能 采 用 嵌 入 式 的 专 门 硬 件 设 备, 当 其 他 用 户 需 要 时 还 能 分 配 给 其 他 多 媒 体 工 作 站 视 频 分 析 功 能 以 前 端 分 析 硬 件 设 备 为 前 导, 通 过 收 取 网 络 消 息, 以 消 息 处 理 的 方 式 嵌 入 到 数 字 视 频 监 控 软 件 中, 视 频 分 析 的 结 果 以 事 件 输 出 的 方 式 送 达 监 控 软 件 并 在 客 户 端 实 时 给 出 报 警, 同 时, 也 可 作 为 预 案 元 素 参 与 自 由 编 程 ; 要 求 突 破 以 往 的 系 统 瓶 颈 和 不 足, 以 达 到 智 能 化 程 度 更 高 的 视 频 处 理 分 析 效 果 [4].2 技 术 选 择.2.1 高 性 能 的 视 频 编 解 码 技 术 H.264 [5,6] 关 于 视 频 压 缩 的 算 法 和 标 准 有 很 多, 其 中 ISO 与 IEC 联 合 制 定 的 MPEG-X 系 列 和 ITU-T 的 H.26X 系 列 标 准 占 视 频 压 缩 编 码 技 术 的 主 导 地 位 其 中 MPEG-4 是 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 视 频 压 缩 标 准 但 最 新 的 由 ITU-T 视 频 编 码 专 家 组 (VCEG) 和 ISO/IEC 动 态 图 像 专 家 组 (MPEG) 联 合 提 出 H.264 更 能 胜 任 视 频 的 压 缩 处 理, 在 同 等 图 像 质 量 的 条 件 下, 他 比 MPEG-4 的 压 缩 效 率 还 要 高 1.5-2 倍, 它 注 重 实 用 注 重 对 移 动 和 IP 网 络 的 适 应, 在 要 求 视 频 图 像 编 码 质 量 相 同 时, 具 有 更 好 的 网 络 适 应 性, 从 而 能 够 在 相 对 较 小 带 宽 的 条 件 下, 提 供 高 画 质 的 视 频 信 息 传 输 服 务, 这 也 正 是 本 项 目 采 用 H.264 技 术 所 带 来 的 最 大 优 势 H.264 采 用 预 测 + 变 换 编 码 + 熵 编 码 的 编 码 模 式 其 编 码 模 块 主 要 有 :DCT 变 换, 熵 编 码, 预 测 [7,8] 下 面 给 出 在 视 频 压 缩 中 最 常 用 的 变 换 方 法 DCT 变 换, 如 下 所 示 : 1 (2y+ 1) uπ (2y+ 1) vπ Fuv (,) = kukv ()() f(, xy)cos 8 cos 8 2 x= 0 y= 0 Applied Technique 应 用 技 术 145
计 算 机 系 统 应 用 http://www.c-s-a.org.cn 2011 年 第 20 卷 第 5 期 1 其 中, k (0) =, 当 u 0 时, ku ( ) = 1利 用 余 2 弦 函 数 的 性 质, 可 得 到 Qstep Fuv (, ) + < Qstep 在 INTRA 帧 量 化 中, 化 为 0, 即 f ( xy, ) < x= 0 y= 0 Fuv (, ) + < Qstep 时,F(u,v) 量 4 Qstep Qstep时, 所 有 变 换 系 数 量 化 为 0 其 中,Qstep 为 量 化 步 长 H.264 编 码 器 的 软 件 实 现 过 程 是 : 1 初 始 化 编 码 器, 内 存 缓 冲 区 规 划, 图 像 参 数 设 置 等 2 打 开 算 法 接 口, 检 测 CPU 并 设 置 指 针 根 据 SLICE 类 型 初 始 化 一 帧 4 开 始 帧 编 码, 读 参 考 帧 5 在 码 流 中 写 入 供 解 码 器 解 码 用 的 参 数 6 进 入 宏 块 编 码 循 环, 初 始 化 宏 块 的 上 下 文 信 息 7 I P 帧 模 式 判 决 8 针 对 不 同 模 式, 编 码 宏 块 9 得 到 宏 块 编 码 后 的 非 零 系 数 计 数 和 cbp 10 写 cavlc 码 流 其 核 心 部 分 是 宏 块 编 码 循 环 包 括 四 个 函 数 H264_encode_intra_y(t), H264_encode_intra_uv(t) 和 H264_encode_inter_y(t),H264_encode_inter_uv(t) 前 面 两 个 函 数 完 成 I 帧 编 码, 后 面 两 个 函 数 完 成 P 帧 编 码.2.2 嵌 入 式 硬 件 集 成 前 端 分 析 单 元 这 是 本 文 解 决 的 一 个 主 要 问 题, 就 是 在 视 频 分 析 体 系 结 构 中 把 图 1 中 所 示 的 模 数 转 换 设 备 编 码 压 缩 功 能 模 块 图 像 分 析 处 理 单 元 统 统 深 度 集 成 到 摄 像 机 端 的 前 端 分 析 单 元 上, 这 样 一 个 最 大 的 好 处 就 是 在 前 端 完 成 这 一 系 列 的 动 作 后, 剩 下 的 信 息 量 相 对 于 未 处 理 的 要 小 得 多 了, 这 样 给 整 个 网 络 也 减 轻 了 传 输 压 力 ; 把 有 用 的 信 息 经 过 网 络 传 输 到 服 务 器 端 存 储 起 来, 并 和 报 警 模 块 联 动, 主 动 实 时 给 出 报 警 以 下 给 出 智 能 视 频 分 析 结 构 简 图 : 图 2 智 能 视 频 分 析 结 构 简 图 智 能 视 频 分 析 是 利 用 计 算 机 视 觉 技 术, 对 画 面 进 行 分 析 处 理 应 用 的 过 程 主 要 包 含 如 下 关 键 过 程 : (1) 背 景 学 习 过 程 : 自 动 学 习 监 视 场 景 的 背 景 情 况 (2) 加 载 预 处 理 过 程 : 加 载 用 户 的 预 定 义 规 则 () 目 标 提 取 跟 踪 过 程 : 提 取 跟 踪 前 景 变 化 目 标, 检 测 并 分 析 目 标 的 活 动 (4) 视 频 分 析 判 断 过 程 : 根 据 规 则 追 踪 目 标 的 活 动 判 断 是 否 违 反 预 定 义 规 则 (5) 触 发 报 警 过 程 : 确 定 目 标 活 动 违 反 规 则, 根 据 预 定 义 传 输 报 警 到 指 定 的 用 户.2. 因 为 视 频 传 输 对 实 时 性 要 求 很 高, 所 以 采 用 效 率 较 高 的 RTP/RTCP 协 议, 采 用 HTTP/TCP 来 传 输 对 可 靠 性 要 求 较 高 的 控 制 协 议 4 智 能 视 频 分 析 语 义 规 则 的 定 义 视 频 分 析 算 法 可 以 识 别 并 作 用 以 下 的 非 正 常 画 面 : (1) 对 于 特 定 时 间 内 ( 如 非 运 营 时 间 ) 画 面 有 人 员 闯 入 时 报 警 (2) 对 于 画 面 有 人 员 闯 入 时 报 警 的 同 时 操 作 云 台 跟 踪 闯 入 者 () 检 测 到 丢 弃 物 并 报 警, 对 站 台 站 厅 疑 似 危 险 物 给 出 报 警 提 示 (4) 看 管 画 面 中 不 准 移 开 的 物 品 (5) 指 定 区 域 内 侵 入 报 警 (6) 翻 越 付 费 区 边 界 围 栏 报 警 具 体 包 含 以 下 定 义 : 定 义 警 戒 区 域 ( 防 区 ) 设 置 算 法 精 度 定 义 背 景 学 习 时 间 定 义 好 摄 像 机 视 场 定 义 典 型 物 体 及 一 些 过 滤 器 无 效 状 态 系 数 (SAD) 防 抖 滤 波 静 态 运 动 滤 波 是 否 应 用 等 5 智 能 视 频 分 析 系 统 的 系 统 组 成 智 能 视 频 分 析 系 统 包 括 四 个 部 分 : 前 端 分 析 单 元, 服 务 器, 管 理 设 置 工 具, 报 警 管 理 工 具 前 端 分 析 单 元 : 它 是 整 个 系 统 的 核 心 部 分, 负 责 所 有 图 像 采 集 目 标 判 别 规 则 演 算 的 工 作 每 一 路 需 要 分 析 的 视 频 需 要 配 置 一 路 前 端 分 析 单 元, 视 频 信 号 直 接 接 入 前 端 分 析 单 元 进 行 分 析 处 理, 这 样 做 的 优 点 是 不 言 而 喻 的, 图 像 分 析 处 理 分 布 在 前 端 既 可 以 保 证 视 频 质 量 减 少 误 报 漏 报, 也 可 以 利 用 报 警 信 息 对 视 频 编 码 和 录 像 存 储 进 行 动 态 优 化 调 节 从 而 减 轻 网 络 带 宽 和 存 储 容 量 的 压 力 报 警 信 息 通 过 前 端 分 析 单 元 的 网 络 接 口 发 送 给 服 务 器, 而 且 还 可 以 利 用 自 身 的 可 编 程 的 GPIO 与 编 解 码 器 NVR DVR 门 禁 控 制 器 报 警 收 集 器 等 进 行 硬 件 联 动, 比 如 : 通 过 前 端 分 析 单 元 在 管 理 设 置 工 具 里 事 先 制 定 好 自 适 应 的 触 发 规 则 并 和 门 禁 联 动 过 后, 当 前 端 发 生 紧 急 情 况 时 将 自 动 锁 上 146 应 用 技 术 Applied Technique
2011 年 第 20 卷 第 5 期 http://www.c-s-a.org.cn 计 算 机 系 统 应 用 某 些 事 先 指 定 的 门, 以 达 到 安 全 防 范 的 目 的 ; 甚 至 可 以 利 用 前 端 分 析 单 元 的 RS-485 接 口 来 操 控 PTZ 摄 像 机 服 务 器 : 最 重 要 的 任 务 是 管 理 所 有 的 报 警 信 息 服 务 器 采 用 PC 服 务 器, 其 上 运 行 着 一 个 SQL 数 据 库, 前 端 分 析 单 元 通 过 网 络 传 送 回 来 的 报 警 信 息 全 部 存 储 在 数 据 库 中 每 一 条 报 警 信 息 中 包 括 产 生 报 警 的 前 端 分 析 单 元 标 识 报 警 时 间 所 违 反 规 则 的 说 明 报 警 触 发 前 一 瞬 间 和 触 发 后 一 瞬 间 的 两 张 现 场 快 照 服 务 器 还 负 责 维 护 与 前 端 分 析 单 元 的 通 信, 部 署 用 户 制 定 的 报 警 规 则 管 理 设 置 工 具 : 是 用 户 设 置 报 警 规 则 的 工 具, 用 户 通 过 这 个 可 视 化 的 界 面, 可 以 直 观 地 在 摄 像 机 所 拍 摄 的 场 景 上 用 鼠 标 点 画 来 制 定 规 则, 当 规 则 制 定 完 成 后, 管 理 设 置 工 具 与 前 端 分 析 单 元 的 交 互 是 经 过 服 务 器 自 适 应 模 块 来 选 择 进 行 的, 用 户 制 定 的 规 则 先 发 送 到 服 务 器 上, 然 后 再 转 发 到 前 端 分 析 单 元 管 理 设 置 工 具 不 仅 可 以 设 定 规 则, 还 可 以 设 定 规 则 执 行 的 时 间 表 报 警 时 的 联 动 反 应 等 报 警 管 理 工 具 : 是 一 个 察 看 报 警 信 息 的 工 具, 用 户 通 过 这 个 工 具 既 可 以 察 看 服 务 器 实 时 推 送 的 报 警 信 息, 也 可 以 检 索 数 据 库 浏 览 历 史 报 警 信 息 6 智 能 视 频 分 析 系 统 的 实 现 过 程 本 项 目 智 能 视 频 分 析 系 统 在 结 构 上 的 特 色 之 处 是 : 视 频 图 像 的 分 析 是 在 基 于 DSP 的 嵌 入 式 硬 件 前 端 分 析 单 元 上 实 现, 所 有 的 图 像 分 析 都 分 布 式 地 深 度 集 成 在 前 端 分 析 单 元 上 完 成, 利 用 前 端 的 视 分 器 接 入 智 能 分 析 单 元, 此 方 式 可 以 使 得 视 频 分 析 单 元 直 接 对 原 始 或 最 接 近 原 始 的 图 象 进 行 分 析 ; 整 个 过 程 中, 系 统 先 对 采 集 的 视 频 流 进 行 编 码 压 缩 处 理, 形 成 数 字 化 的 视 频 流, 然 后 再 经 过 以 下 的 一 系 列 的 视 频 分 析 处 理, 最 终 形 成 有 用 的 关 键 视 频 流 并 实 时 给 出 报 警 ; 智 能 视 频 分 析 阶 段 系 统 首 先 进 行 背 景 学 习, 期 间 系 统 自 动 建 立 背 景 模 型, 背 景 的 建 模 是 背 景 减 除 法 的 技 术 关 键, 一 般 采 用 在 系 统 设 置 时 期 设 置 系 统 自 适 应 学 习 时 间 来 建 模, 根 据 背 景 实 际 热 闹 程 度 选 取 一 段 学 习 时 间 ; 背 景 学 习 阶 段 完 成 后, 系 统 进 入 目 标 提 取 与 跟 踪 阶 段 ; 目 标 提 取 是 基 于 背 景 建 模 完 成 后, 系 统 将 会 把 目 标 进 行 提 取 并 跟 踪 其 中 的 关 键 技 术 采 用 背 景 减 除 法 的 技 术, 将 能 指 示 出 画 面 随 时 间 变 化 的 图 为 前 景 图, 背 景 减 除 方 法 是 利 用 当 前 图 象 和 背 景 图 象 的 差 分 (SAD) 来 检 测 出 运 动 区 域 ( 前 景 图 ) 的 一 种 方 法, 前 景 图 是 视 频 分 析 的 关 键 部 分 ; 为 了 得 到 良 好 的 前 景 图, 期 间 需 要 对 初 步 提 取 的 前 景 图 进 行 去 躁 处 理 ; 然 后 是 目 标 的 识 别, 它 是 系 统 对 之 前 提 取 并 跟 踪 的 目 标 进 行 识 别 和 辨 识 要 想 让 系 统 具 有 目 标 识 别 和 辨 识 能 力, 需 要 对 系 统 进 行 模 型 培 训, 就 是 利 用 已 知 的 目 标 特 征 ( 如 人 员 动 物 等 ), 对 系 统 进 行 训 练, 系 统 将 会 在 大 量 已 知 的 样 本 信 息 上, 了 解 学 习 不 同 目 标 的 特 征 ( 大 小 颜 色 速 度 行 为 方 式 等 ), 这 样 当 系 统 发 现 一 个 目 标 时, 系 统 将 自 动 与 已 经 建 立 好 的 模 型 进 行 比 对 并 匹 配 特 性, 从 而 对 目 标 进 行 识 别 和 分 类 ; 接 下 来, 是 系 统 的 关 键 过 程 : 智 能 视 频 分 析, 这 个 过 程, 有 了 之 前 的 背 景 目 标 跟 踪 识 别 分 类 等 过 程, 视 频 分 析 是 利 用 以 上 过 程 的 结 果, 根 据 目 标 出 现 的 时 间 位 置 速 度 大 小 等 因 素, 并 结 合 之 前 设 置 好 的 行 为 规 则, 实 现 视 频 分 析 的 过 程, 如 人 员 入 侵 不 明 丢 弃 物 翻 越 边 界 栏 等 ; 最 后, 触 发 报 警 过 程 : 确 定 目 标 活 动 违 反 规 则, 根 据 预 定 义 传 输 报 警 到 指 定 的 用 户 经 过 这 一 系 列 的 动 作 后, 最 大 好 处 就 是 减 轻 传 输 网 络 的 工 作 负 荷, 同 时, 也 减 轻 了 工 作 人 员 长 时 间 盯 屏 幕 所 产 生 的 极 度 疲 劳, 提 高 了 工 作 效 率 其 中, 分 析 单 元 通 过 10/100M 自 适 应 以 太 网 接 口 接 入 安 防 网 络, 报 警 信 息 通 过 安 防 网 络 传 输 到 服 务 器 每 一 台 智 能 视 频 分 析 单 元 都 具 有 4 路 干 结 点 报 警 输 出, 可 以 通 过 硬 件 联 动 的 方 式 控 制 视 频 编 解 码 器 NVR DVR 门 禁 控 制 器 报 警 收 集 器 等 作 出 相 应 的 联 动 动 作 分 析 单 元 也 具 备 2 路 TTL 电 平 报 警 输 入, 可 以 利 用 其 它 控 制 设 备 控 制 分 析 单 元 的 工 作 可 以 通 过 软 件 自 由 地 控 制 开 通 或 者 关 闭, 不 会 影 响 其 他 的 视 频 监 控 功 能 前 端 分 析 单 元 产 生 的 报 警 信 息 通 过 网 络 传 输 到 中 心 的 服 务 器 上, 服 务 器 上 安 装 数 据 库 和 管 理 软 件 管 理 所 有 的 前 端 分 析 单 元 和 报 警 信 息, 报 警 信 息 将 被 转 换 为 数 字 视 频 监 控 软 件 规 定 的 事 件 格 式 后 以 消 息 传 递 的 方 式 推 送 给 监 控 端 并 实 时 给 出 报 警 信 号 服 务 器 设 置 在 控 制 中 心, 负 责 管 理 每 个 智 能 视 频 分 析 单 元 利 用 SDK, 规 则 和 报 警 的 管 理 都 可 以 深 度 集 成 进 数 字 视 频 监 控 软 件, 以 便 更 方 便 的 进 行 操 作 管 理, 服 务 器 接 收 到 前 端 分 析 单 元 传 回 的 报 警 信 息 后 立 即 转 发 给 数 字 视 频 监 控 软 件, 报 警 信 息 作 为 预 案 输 入 事 件 启 动 一 系 列 联 动 动 作 Applied Technique 应 用 技 术 147
计 算 机 系 统 应 用 http://www.c-s-a.org.cn 2011 年 第 20 卷 第 5 期 以 下 是 智 能 视 频 分 析 系 统 的 工 作 原 理 简 图 : 动 控 制 ) 当 监 控 场 景 中 有 人 闯 入 时 就 会 报 警, 然 后 连 续 输 出 目 标 位 置 数 据, 通 过 RS-485 指 挥 PTZ 摄 像 机 实 时 跟 踪 闯 入 人 员 该 项 功 能 是 在 第 一 个 功 能 的 基 础 上 更 进 一 步, 可 以 动 态 捕 捉 入 侵 者 的 连 续 画 面 并 记 录 下 来 ) 检 测 到 丢 弃 物 并 报 警, 对 站 台 站 厅 疑 似 危 险 物 给 出 提 示 对 指 定 的 场 景 应 用 遗 留 规 则, 当 系 统 发 现 有 物 体 被 留 置 在 场 景 内 超 过 预 定 的 时 间 ( 比 如 事 件 设 置 为 60 秒 ) 以 后 就 会 报 警 这 一 项 应 用 可 以 最 大 限 度 地 减 少 恐 怖 炸 弹 袭 击 事 件 的 发 生 下 图 是 深 圳 地 铁 某 站 实 际 测 试 在 闸 机 旁 遗 弃 包 裹 时 抓 拍 报 警 反 馈 效 果 图 : 图 智 能 视 频 分 析 系 统 的 工 作 原 理 简 图 7 智 能 视 频 分 析 系 统 的 系 统 功 能 及 应 用 智 能 分 析 系 统 是 基 于 规 则 的, 同 样 的 规 则 应 用 在 不 同 的 场 景 就 可 能 形 成 不 同 的 功 能 这 也 是 本 文 提 出 的 创 新 之 处, 根 据 应 用 不 同 的 规 则, 实 现 了 以 下 6 种 不 同 的 功 能 : 1) 对 于 特 定 时 间 内 ( 如 非 运 营 时 间 ) 画 面 有 人 员 闯 入 时 报 警 图 4 分 析 出 有 人 闯 入 后 报 警 效 果 图 对 指 定 的 检 测 区 应 用 侦 测 人 在 全 景 画 面 出 现 的 规 则, 同 时 结 合 时 间 计 划, 这 样 系 统 就 会 在 特 定 的 时 间 内 发 现 有 人 进 入 监 控 场 景 并 自 动 报 警 下 图 是 深 圳 地 铁 某 站 实 际 抓 拍 报 警 反 馈 效 果 图 : 2) 对 于 画 面 有 人 员 闯 入 时 报 警 的 同 时 操 作 云 台 跟 踪 闯 入 者 智 能 视 频 分 析 单 元 具 备 RS-485 接 口, 可 以 操 作 PTZ 摄 像 机 ( 本 项 目 通 过 GE-ATV 系 统 进 行 集 中 联 图 5 分 析 出 有 遗 弃 物 品 后 报 警 效 果 图 4) 看 管 画 面 中 不 准 移 开 的 物 品 对 指 定 的 场 景 应 用 拿 走 规 则, 当 系 统 发 现 被 看 管 的 物 体 被 拿 走 后 就 会 报 警 比 如, 应 用 于 博 物 馆 监 控, 重 点 监 视 一 个 文 物, 如 果 一 旦 被 盗, 立 刻 启 动 报 警 ; 其 他 场 景 应 用 类 似 5) 指 定 区 域 内 侵 入 报 警 在 指 定 的 画 面 上 设 定 一 个 任 意 形 状 的 区 域, 并 对 这 个 区 域 应 用 人 进 入 的 规 则, 如 果 有 人 进 入 这 个 区 域, 系 统 就 会 立 即 报 警 比 如 地 铁 里 的 重 要 机 房, 在 没 有 经 过 允 许 的 情 况 下 是 不 能 进 入 的, 这 时, 我 们 可 以 对 这 一 特 定 区 域 设 定 入 侵 监 控 规 则, 一 旦 有 人 闯 入, 立 刻 报 警 提 醒 6) 翻 越 付 费 区 边 界 围 栏 报 警 具 体 应 用 是 在 画 面 中 付 费 区 边 界 围 栏 的 顶 部 划 定 警 戒 线, 一 旦 有 人 翻 越 围 栏 越 过 警 戒 线, 系 统 就 会 立 即 报 警 并 给 予 工 作 人 员 提 示 7 小 结 智 能 视 频 分 析 系 统 还 属 于 新 兴 领 域, 根 据 权 威 的 148 应 用 技 术 Applied Technique
2011 年 第 20 卷 第 5 期 http://www.c-s-a.org.cn 计 算 机 系 统 应 用 [9] IDC 报 告 称 : 智 能 视 频 分 析 系 统 在 中 国 的 市 场 普 及 率 还 未 达 到 5%, 随 着 安 防 发 展 的 不 断 加 快, 人 们 的 安 全 防 范 意 识 不 断 增 强, 将 会 对 智 能 视 频 分 析 提 出 更 高 的 要 求, 正 因 为 这 些, 智 能 视 频 分 析 产 业 将 会 有 很 好 的 发 展 前 景 ; 未 来 的 发 展 重 点 在 于 建 立 智 能 视 频 分 析 监 控 产 品 的 标 准 加 强 产 品 的 稳 定 性 和 准 确 性 [10] ; 优 化 出 更 有 针 对 性 的 压 缩 算 法 和 有 效 的 存 储 检 索 机 制 ; 尤 其 是 对 基 于 目 标 的 自 适 应 规 则 的 描 述 表 示 以 及 增 强 智 能 分 析 的 规 则, 实 现 多 种 规 则 的 组 合 应 用 方 面 还 需 要 进 一 步 深 入 细 致 的 研 究 本 文 在 总 结 目 前 国 内 视 频 分 析 应 用 领 域 的 现 状 后, 结 合 现 有 的 大 型 地 铁 项 目, 力 求 基 于 以 上 各 种 因 素, 提 出 了 将 嵌 入 式 深 度 集 成 技 术 以 及 目 前 全 新 的 H.264 编 解 码 技 术 应 用 在 的 视 频 分 析 系 统 中, 很 好 地 解 决 了 目 前 普 遍 采 用 的 视 频 分 析 系 统 架 构 存 在 的 问 题, 在 结 构 和 技 术 上 对 目 前 的 智 能 视 频 分 析 系 统 进 行 了 优 化, 分 析 给 出 了 较 好 的 解 决 方 案, 对 未 来 的 智 能 视 频 分 析 系 统 的 发 展 有 一 定 的 借 鉴 价 值 ( 上 接 第 54 页 ) [4] 规 则 存 储 在 数 据 库 中, 根 据 需 要 关 联 和 组 合 产 生 更 具 针 对 性 的 局 部 程 序 信 息, 大 大 提 高 程 序 理 解 的 效 率 1 中 国 投 资 咨 询 网.2009-2012 年 中 国 安 防 行 业 投 资 分 析 及 前 景 预 测 报 告. 中 投 顾 问,2009.:16-4. 2 GB50157 200 地 铁 设 计 规 范. 北 京 : 中 国 计 划 出 版 社,200. 深 圳 市 地 铁 有 限 公 司. 深 圳 地 铁 一 号 线 续 建 工 程 综 合 安 防 系 统 技 术 要 求,2007.4.224-80. 4 深 圳 市 赛 为 智 能 股 份 有 限 公 司. 深 圳 地 铁 一 号 线 续 建 工 程 综 合 安 防 系 统 技 术 需 求 分 析,2007.224-458. 5 International Telecommunication Union, ITU-T H.264 standardized documentation, 2005.. 6 毕 厚 杰. 新 一 代 视 频 压 缩 编 码 标 准 H.264/AVC. 北 京 : 人 民 邮 电 出 版 社,2005.21-67. 7 魏 芳, 李 学 明.H.264 中 整 数 余 弦 变 换 和 周 期 量 化 的 原 理 与 分 析. 计 算 机 应 用 研 究,2004:26-28. 8 李 洛, 张 剑. 基 于 整 数 变 换 的 H.264 标 准 量 化 过 程. 计 算 机 应 用 研 究,2006,(5):1-. 9 Gantz JF, Reinsel D, Chute C, et al. The expanding digital universe: A forecast of worldwide information growth through 2010. An Internet Data Center (IDC) White Paper, sponsored by EMC, 2010. 10 中 投 顾 问.2010-2015 年 中 国 安 防 行 业 投 资 分 析 及 前 景 预 测 报 告,2010.1-165. 参 考 文 献 1 Canforaharman G, Penta DPM. New Frontiers of Reverse Engineering. International Conference on Software Engineering, 2007:26 41. 2 Sutton A, Maletc JI. Recovering UML class models from C++: A detailed explanation. Information and Software Technology, 2007,(49):212 229. Kollman R, Gogolla M. Application of UML Associations and their Adornments in Design Recovery. Stuttgart, Germany: Proc. of Eight Working Conference on Reverse Engineering (WCRE 01), 2001: 81 92. 4 Grant SPE, Chennamaneni R, Reza PH. Towards Analyzing UML Class Diagram Models to Object-Relational Database Systems Transformations. Innsbruck, Austria: Proc. of the 图 6 C++ 代 码 到 UML 类 图 的 映 射 参 考 文 献 24th IASTED International Conference on Database and Applications, 2006: 129 14. Applied Technique 应 用 技 术 149