基于监控视频的行人抓拍系统的设计

胡博 连捷

摘要 随着城市视频监控的发展，监控视频资源越来越多。行人作为城市视频监控的主要监视对象之一，通过对监控视频中行人的抓拍提取，可以有效提高监控人员的工作效率。本文主要介绍一种基于监控视频的行人抓拍系统的算法实现和系统设计。

【关键词】监控视频 行人抓拍系统 设计

在公共安全领域，视频监控系统已经成为不可或缺的关键手段，视频监控平台也部署在各级公安部门中。近些年来，随着国内智慧城市、平安城市及天网工程的建设实施，视频监控系统得到了快速的发展，城市中安防摄像机达到上万量级，为各类案事件的侦查追溯提供了大量的视频资源，在及时获取城市信息，掌握城市运行情况，预防犯罪等众多方面发挥着不可替代的作用。行人作为城市视频监控的主要监视对象之一，通过监控对行人排查已经成为主要的线索来源。而从监控视频中将行人抓拍提取，可以避免工作人员逐帧观看视频录像，进而大大提高行人排查的效率。

1 行人抓拍算法设计

本文提供一种基于运动分析的行人抓拍算法设计。在监控视频中抓拍出现的行人，首先需要解码视频帧序列，目前视频解码技术己比较成熟，各种开源解码器或者监控设备厂商提供的视频解码SDK都能完成该步骤，因此本文不再赘述。假设视频图像解码清晰，由于一般路面监控，受到楼宇、房屋、车道等限制，行人出现的位置一般是在监控画面中的一些固定位置，因此可以在监控视频画面中设置感兴趣区域，进而排除大部分行人不会出没的区域，节省计算资源。人员抓拍的具体步骤如下所述

在解码的任意一帧视频画面中，根据具体画面情况，操作人员绘制感兴趣区域，对于每一帧图像，做如下计算操作：

（1）在感兴趣区域内进行高斯背景建模，通过背景差法获取前景图像，

（2）判断前景图像中运动像素个数N是否满足阈值条件Tl（该阈值条件根据经验提前设定）。

（3）当N大于Tl时，通过运动检测跟踪运动个目标，当目标整体进入视频监控区域时，获取该目标在画面中的坐标信息。考虑到物体阴影影响，此时计算上述坐标覆盖的目标区域内的梯度值，当梯度幅值之和大于阈值条件T2（该阈值条件根据经验提前设定），则判定有行人通过，并存储该视频帧。

（4）非满足上述条件的情况，则进入下一帧视频图像的处理。

以上行人抓拍算法中，由于排除了大部分行人不可能出没的区域，高斯背景建模及梯度计算，针对的区域一般并不大，因此算法的计算复杂度不高，适宜于多个视频同时监控抓拍。

2 在线监控行人抓拍系统程序设计

在线监控行人抓拍系统程序包括客户端和服务端两部分：

2.1 客户端

提供了用户的交互界面，首先，客户单可以对需要进行行人抓拍的监控视频资源进行管理，提供视频列表界面，并支持监控视频的图像预览。并且，在视频预览画面中，支持用户添加、编辑或修改感兴趣区域，同时将感兴趣区域坐标存储在数据库中，用于后期行人抓怕算法使用。其次，客户端可以对行人抓拍任务进行管理，比如可以针对某监控视频设置行人抓拍参数，如任务时长，抓拍图片保存路径等，并存入数据库;可以对多路视频开启行人抓拍任务，并支持对抓拍任务的停止，同时可以显示当前行人抓拍任务状态等。最后，客户端支持对抓拍结果的查询，用户可以根据条件，如抓拍时间，监控位置等，查询检索抓拍到的行人照片，并支持行人照片的浏览功能。

2.2 服务端

主要实现行人抓拍算法的封装，并响应客户端的请求对行人抓拍任务执行和管理。为了使系统拥有较强的可扩展性，比如支持对数十路到数百路多路视频的行人抓拍处理，本系统服务端推荐采用分布式多进程服务的框架结构，其具体组建包括如下内容：

中心管理服务进程：该服务进程负责对行人抓拍任务进行管理，当用户提交行人抓拍任务时，中心管理服务将对每一个任务开启一个行人抓拍任务进程进行执行，同时中心管理服务从数据库获取该任务参数和视频源地址，并将这些信息通过进程间通信方式传递给上述抓拍进程。在任务执行过程中，中心管理服务实时监控任务进程执行情况，并将任务当前状态在数据库更新，方便客户端查阅。当中心管理服务接到用户发出的任务停止指令时，则将该指令发送给任务进程，并确保任务进程正确停止并释放相应的系统资源。

行人抓拍进程：该进程被中心管理服务开启，执行具体的行人抓拍任务，并定期反馈任务执行情况。具体来说，当行人抓拍任务开启后，根据传递的任务参数和视频源地址，开启视频解码线程和行人抓拍算法线程。视频解码线程实现视频源流媒体数据的解码，获得每一帧的视频图像数据，并将图像数据存储在缓存中。行人抓拍算法线程从上述缓存中按顺序提取视频帧数据，并依照行人抓拍算法进行分析判断，当检测到行人时，将该视频帧保存到具体的存储路径。在行人抓拍进程执行过程中，定期向中心管理服务进程发送进程执行情况，当接收到任务停止指令时，该进程停止视频解码线程和行人抓拍算法线程，并释放相应的系统资源。

以上服务端架构具有非常优秀的可扩展性，并支持分布式部署。以中心管理服务为核心，根据具体的任务多少，可以合理配备一台或多台服务器或工作站，由中心根据具体策略，决定在每台服务器或工作站上开启抓拍任务的数量，并根据任务结束和系统资源的回收情况来决定是否在某台服务器开启新的抓拍任务。

3 系统扩展

以上系统描述了针对监控视频中行人的抓拍，及其軟件系统的架构和功能。在实际应用中，该系统可以扩展更多功能。比如，根据抓拍的行人图片，利用人脸识别或人身体外观特征识别，获取相关特征信息，这些信息可以与抓拍图片进行关联，丰富对行人的查询功能。

4 小结

监控视频中的行人抓拍可以避免监控人员逐帧观看视频，进而提高人员的工作效率。本文介绍的行人抓拍算法及程序系统，可以有效实现行人抓拍功能及应用，由于算法计算复杂度低，因此更宜于多路视频的并发抓拍，而软件系统的分布式架构也宜于系统的扩展。

参考文献

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[2]颜志国，徐峥，梅林等，下一代公共安全视频监控系统的大数据分析[J].上海大学学报（自然科学版），2016，22 （01）：81- 87.