網絡智能視頻監控分析系統的設計與應用

廣州海格通信集團股份有限公司 黃志通 李 浩

引言

在當前快速發展的社會當中，為保證信息安全以及社會穩定視頻監控系統的作用逐漸展現出來，目前視頻監控系統被應用于各個行業當中，小到家庭，大到社會和企業，均在安全防御方面起到了很好的作用。視頻監控分析系統主要是借助圖像采集系統來進行信息采集，并且將采集的數據轉化怒未數字信號進行傳輸，最終傳遞給客戶端用于指揮、調度以及控制。隨著視頻監控系統的發展建設，其功能與應用也呈現出多元化趨勢，開始應用于門禁系統、巡更系統等。網絡視頻監控系統也是在視頻監控基礎發展起來的，作為一種新型數字視頻監控系統，綜合利用了計算機技術、視頻數據實時傳輸技術以及圖像視頻壓縮技術，具有造價低、附屬設備少并且維護方便的優良特性。在當前網絡技術迅速發展的背景下，網絡視頻監控系統也將成為信息產業發展的必然趨勢，在信息產業中也受到眾多關注。

1.設計目的

網絡智能視頻監控分析系統設計的主要目標是利用當前已有的計算機視覺技術等來實現實時信息的采集，在采集的基礎上進行實時分析，并能夠直接利用智能計算機技術來對圖像序列進行自動分析，實現對監控對象的定位、識別以及跟蹤等功能。保證各項日常管理工作的正常進行，同時通過網絡智能監控技術還能夠及時發現異常情況，并對異常情況及時做出應對措施。網絡智能視頻監控平臺還是基于網絡技術以及互聯網技術的，能夠充分發揮互聯網技術以及網絡資源的優勢，尤其是對于學校、小區等公共場所而言，可以充分發揮網絡智能視頻監控分析系統的優勢，實現資源共享和權限管理的同時，來實現遠程集中監控。

2.網絡智能視頻監控分析系統概述

網絡智能視頻監控分析系統一共分為三個部門，包括分析單元、客戶端以及中心服務器。

其中分析單元的主要目的是對采集到的原始圖像進行初步的分析處理，其中原始圖像數據的采集是通過視頻采集卡獲得。中心服務器主要是起到網絡紐帶的作用，將分析單元和客戶端連接在一起。客戶端實在分析單元以及中心服務器的基礎上將實時視頻信息以流媒體的形式展示給用戶，同時通過客戶端還能夠實現對監控對象的控制和設置等。

因此，在進行網絡智能視頻監控分析系統的設計中，主要是針對分析單元、客戶端以及中心服務器分別進行設計。

3.網絡智能視頻監控分析系統設計

3.1 客戶端設計

客戶端作為人機交互平臺，直接決定著用戶體驗，作為直接使用者，在進行客戶端設計的時候必須要充分考慮用戶感受以及人機交互，在此基礎上獲得遠程分析單元處理之后的實時監控視頻信息。

在客戶端的設計中采用DirectShow技術來進行設計，將中心服務器中獲得存儲的信息和數據進行轉換，轉換為實時視頻流，最終在客戶端還需要引入組包解碼技術，在解碼的基礎上進行視頻播放。在客戶端中還需要引入TCP協議，來實現客戶端與服務器的控制命令。客戶端設計中充分考慮三大模塊：分析設置模塊、監控計劃模塊以及實時視頻播放模塊。

3.1.1 分析設置模塊

作為網絡智能視頻監控分析系統的重要組成部分，分析設置模塊直接決定了整個系統的智能化情況。只有在其中引入分析設置模塊，才能夠保證攝像頭采集到的信息準確有效的呈現給用戶，不采用分析設置模塊就不能夠對視頻采集卡采集到的圖像序列進行分析處理，尤其是存在問題的時候更不能夠給出警告和提示。一般分析設置模塊由三部分構成：定標、告警設置以及目標行為分析參數設置。通過分析設置模塊能夠將采集到的數據進行處理并在數據庫中進行保存，最終通過TCP協議將各項參數和數據傳遞給中心服務器，并形成分析單元參數配置文件。

3.1.2 監控計劃模塊

為保證監控的準確性以及有效性，在設計中往往采用多種視頻分析方案。因此在進行設計中充分考慮場景監控條件以及監控目標變化情況，根據不同情況以及不同條件來設置攝像頭監控計劃與參數。在本文進行設計的時候采用了3種不同的監控選擇方案：周期計劃、一次性計劃以及默認計劃。

3.1.3 實時視頻播放模塊

圖1 過濾器圖表結構

為實現客戶端的實時監控視頻的播放，需要在其中引入如圖2所示的過濾器結構來進行處理。通過3個過濾器來分別構造Filer，并將構造的Filer按序相連，最終構成完成的過濾器圖表結構，在系統中由應用程序來發送相關命令，通過命令來控制實施監控視頻流的播放。

客戶端的功能實際是實現網絡對用戶的透明，將采集到的信息進行解壓、處理和播放呈現給用戶，實現視頻監控可視化呈現。

3.2 中心服務器

中心服務器主要起到網絡紐帶的作用，將客戶端與分析單元連接在一起，在當前網絡智能視頻監控系統中能夠對多路攝像肉同時進行分析處理，主要是通過不同分析單元以及不同視頻采集卡實現這一功能的。在整個系統中不同的監控區域設置不同的分析單元，而中心服務器能夠將這些分析單元進行分析處理和壓縮處理之后傳遞到服務器的視頻流緩沖區，然后利用RTP等相關技術將視頻流轉入到同一個多播組的多個客戶端當中，這一過程中還應該包括告警信息等。最終將這些信息和數據保存到服務器當中。

3.3 分析單元

圖2 分析單元圖像處理過程圖

作為網絡智能視頻監控系統的關鍵組成部分，分析單元組成相對復雜，由多個部分構成，包括目標檢測單元、目標跟蹤分類單元以及告警信息輸出單元等。其中運動目標檢測單元主要是針對于監控目標而言，能夠通過這一模塊對檢測信息以及檢測場景進行處理，將監測目標從監控信息中提取分割處理。一般利用背景減除法、光流法以及時間差分法實現監控目標的分離。目標跟蹤單元主要是對于檢測目標進行動態跟蹤和監控，一般采用運動估計跟蹤以及特征跟蹤等方法實現。目標分類以主要是對監控中的運動目標進行分類，根據運動方式以及面積等特征來進行分類和區分，方便監控。行為分析是基于前面跟蹤以及分類的基礎上進行的，對于監控目標進行行為分析，對于危險信息以及潛在威脅信息進行告警和提示，以便及時進行處理。

4.網絡視頻監控分析系統發展趨勢與方向

隨著網絡視頻監控分析系統的發展與完善，其應用領域也越來越廣泛，開始在中小型企業中展露頭角。在未來發展中，將朝著移動視頻監控的方向發展，和傳統的模擬監控相比其具有多元化功能，而且應用前景也必將更加廣泛。當前網絡視頻監控分析系統還具有一定的局限性，尤其是對于遠距離監控以及偏僻地區的監控而言，需要增加更多的人力、物力以及財力資源投入。面對這種情況，移動網絡具有顯著優勢，可以充分利用移動數字的視頻監控實現多角度傳輸，來保證監控信號傳輸質量，將監控信息和視頻清晰的反饋給用戶，避免失真情況的出現。同時，網絡智能視頻監控分析系統未來的發展中必然會進一步優化人機交互能力，為用戶提供更便捷的服務。

5.結論

在當前互聯網技術的發展下，網絡智能視頻監控分析系統與技術成為未來監控發展的必然趨勢。雖然這一技術得到了發展，但是仍然需要進一步的發展與優化，不斷提高其質量與水平，為用戶提供方便，加強管理。