网络智能视频监控分析系统的设计与应用

时间：2024-09-03

广州海格通信集团股份有限公司黄志通李浩

引言

在当前快速发展的社会当中，为保证信息安全以及社会稳定视频监控系统的作用逐渐展现出来，目前视频监控系统被应用于各个行业当中，小到家庭，大到社会和企业，均在安全防御方面起到了很好的作用。视频监控分析系统主要是借助图像采集系统来进行信息采集，并且将采集的数据转化怒未数字信号进行传输，最终传递给客户端用于指挥、调度以及控制。随着视频监控系统的发展建设，其功能与应用也呈现出多元化趋势，开始应用于门禁系统、巡更系统等。网络视频监控系统也是在视频监控基础发展起来的，作为一种新型数字视频监控系统，综合利用了计算机技术、视频数据实时传输技术以及图像视频压缩技术，具有造价低、附属设备少并且维护方便的优良特性。在当前网络技术迅速发展的背景下，网络视频监控系统也将成为信息产业发展的必然趋势，在信息产业中也受到众多关注。

1.设计目的

网络智能视频监控分析系统设计的主要目标是利用当前已有的计算机视觉技术等来实现实时信息的采集，在采集的基础上进行实时分析，并能够直接利用智能计算机技术来对图像序列进行自动分析，实现对监控对象的定位、识别以及跟踪等功能。保证各项日常管理工作的正常进行，同时通过网络智能监控技术还能够及时发现异常情况，并对异常情况及时做出应对措施。网络智能视频监控平台还是基于网络技术以及互联网技术的，能够充分发挥互联网技术以及网络资源的优势，尤其是对于学校、小区等公共场所而言，可以充分发挥网络智能视频监控分析系统的优势，实现资源共享和权限管理的同时，来实现远程集中监控。

2.网络智能视频监控分析系统概述

网络智能视频监控分析系统一共分为三个部门，包括分析单元、客户端以及中心服务器。

其中分析单元的主要目的是对采集到的原始图像进行初步的分析处理，其中原始图像数据的采集是通过视频采集卡获得。中心服务器主要是起到网络纽带的作用，将分析单元和客户端连接在一起。客户端实在分析单元以及中心服务器的基础上将实时视频信息以流媒体的形式展示给用户，同时通过客户端还能够实现对监控对象的控制和设置等。

因此，在进行网络智能视频监控分析系统的设计中，主要是针对分析单元、客户端以及中心服务器分别进行设计。

3.网络智能视频监控分析系统设计

3.1 客户端设计

客户端作为人机交互平台，直接决定着用户体验，作为直接使用者，在进行客户端设计的时候必须要充分考虑用户感受以及人机交互，在此基础上获得远程分析单元处理之后的实时监控视频信息。

在客户端的设计中采用DirectShow技术来进行设计，将中心服务器中获得存储的信息和数据进行转换，转换为实时视频流，最终在客户端还需要引入组包解码技术，在解码的基础上进行视频播放。在客户端中还需要引入TCP协议，来实现客户端与服务器的控制命令。客户端设计中充分考虑三大模块：分析设置模块、监控计划模块以及实时视频播放模块。

3.1.1 分析设置模块

作为网络智能视频监控分析系统的重要组成部分，分析设置模块直接决定了整个系统的智能化情况。只有在其中引入分析设置模块，才能够保证摄像头采集到的信息准确有效的呈现给用户，不采用分析设置模块就不能够对视频采集卡采集到的图像序列进行分析处理，尤其是存在问题的时候更不能够给出警告和提示。一般分析设置模块由三部分构成：定标、告警设置以及目标行为分析参数设置。通过分析设置模块能够将采集到的数据进行处理并在数据库中进行保存，最终通过TCP协议将各项参数和数据传递给中心服务器，并形成分析单元参数配置文件。

3.1.2 监控计划模块

为保证监控的准确性以及有效性，在设计中往往采用多种视频分析方案。因此在进行设计中充分考虑场景监控条件以及监控目标变化情况，根据不同情况以及不同条件来设置摄像头监控计划与参数。在本文进行设计的时候采用了3种不同的监控选择方案：周期计划、一次性计划以及默认计划。

3.1.3 实时视频播放模块

图1 过滤器图表结构

为实现客户端的实时监控视频的播放，需要在其中引入如图2所示的过滤器结构来进行处理。通过3个过滤器来分别构造Filer，并将构造的Filer按序相连，最终构成完成的过滤器图表结构，在系统中由应用程序来发送相关命令，通过命令来控制实施监控视频流的播放。

客户端的功能实际是实现网络对用户的透明，将采集到的信息进行解压、处理和播放呈现给用户，实现视频监控可视化呈现。

3.2 中心服务器

中心服务器主要起到网络纽带的作用，将客户端与分析单元连接在一起，在当前网络智能视频监控系统中能够对多路摄像肉同时进行分析处理，主要是通过不同分析单元以及不同视频采集卡实现这一功能的。在整个系统中不同的监控区域设置不同的分析单元，而中心服务器能够将这些分析单元进行分析处理和压缩处理之后传递到服务器的视频流缓冲区，然后利用RTP等相关技术将视频流转入到同一个多播组的多个客户端当中，这一过程中还应该包括告警信息等。最终将这些信息和数据保存到服务器当中。

3.3 分析单元

图2 分析单元图像处理过程图

作为网络智能视频监控系统的关键组成部分，分析单元组成相对复杂，由多个部分构成，包括目标检测单元、目标跟踪分类单元以及告警信息输出单元等。其中运动目标检测单元主要是针对于监控目标而言，能够通过这一模块对检测信息以及检测场景进行处理，将监测目标从监控信息中提取分割处理。一般利用背景减除法、光流法以及时间差分法实现监控目标的分离。目标跟踪单元主要是对于检测目标进行动态跟踪和监控，一般采用运动估计跟踪以及特征跟踪等方法实现。目标分类以主要是对监控中的运动目标进行分类，根据运动方式以及面积等特征来进行分类和区分，方便监控。行为分析是基于前面跟踪以及分类的基础上进行的，对于监控目标进行行为分析，对于危险信息以及潜在威胁信息进行告警和提示，以便及时进行处理。

4.网络视频监控分析系统发展趋势与方向

随着网络视频监控分析系统的发展与完善，其应用领域也越来越广泛，开始在中小型企业中展露头角。在未来发展中，将朝着移动视频监控的方向发展，和传统的模拟监控相比其具有多元化功能，而且应用前景也必将更加广泛。当前网络视频监控分析系统还具有一定的局限性，尤其是对于远距离监控以及偏僻地区的监控而言，需要增加更多的人力、物力以及财力资源投入。面对这种情况，移动网络具有显著优势，可以充分利用移动数字的视频监控实现多角度传输，来保证监控信号传输质量，将监控信息和视频清晰的反馈给用户，避免失真情况的出现。同时，网络智能视频监控分析系统未来的发展中必然会进一步优化人机交互能力，为用户提供更便捷的服务。