智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究

智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究

如何提高人們生活環(huán)境的安全性一直是全世界安全領(lǐng)域?qū)＜颐媾R的一個(gè)重要問(wèn)題。智能視頻技術(shù)是智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)相互融合的產(chǎn)物,其是安全領(lǐng)域的一次革命,對(duì)提高公共安全,具有非常大的作用。為此,文章將對(duì)智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行淺談,希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)該行業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步,起到一定的幫助性作用。1視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展1.1電視監(jiān)控系統(tǒng)20世紀(jì)90年代初期,出現(xiàn)了以模擬設(shè)備為主的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng),最典型的全模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)稱為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),它以模擬視頻矩陣和模擬磁帶錄像機(jī)為主要技術(shù),模擬攝像機(jī)的視頻信號(hào)利用視頻電纜進(jìn)行傳輸。模擬監(jiān)控視頻系統(tǒng)依靠錄像機(jī)存儲(chǔ)圖像,監(jiān)控圖像僅能夠在監(jiān)控中心查看,記錄信息有限,它的優(yōu)勢(shì)主要是對(duì)視頻、音頻、信號(hào)傳輸和存儲(chǔ)的模擬化,但一般情況下,傳輸距離較短,所以只適用于小范圍的區(qū)域監(jiān)控。1.2盤錄像及視頻壓縮數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以數(shù)字硬盤錄像機(jī)為主要設(shè)備,由數(shù)字壓縮、編碼技術(shù)和芯片技術(shù)構(gòu)成,最初的磁盤錄像機(jī)主要是在電腦端安裝視頻壓縮和處理軟件,但該系統(tǒng)可靠性不高,不適用于安全防控領(lǐng)域。后期的數(shù)字硬盤錄像機(jī)由數(shù)字控制的視頻矩陣構(gòu)成,取代了模擬視頻矩陣,存儲(chǔ)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字存儲(chǔ),此時(shí)的數(shù)字硬盤錄像機(jī)能夠靈活進(jìn)行視頻的切換和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控,很大程度上提高了監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展由于數(shù)字視頻監(jiān)控的傳輸有限,圖像質(zhì)量差等缺點(diǎn),隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能化技術(shù)的發(fā)展,智能視頻監(jiān)控作為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它依賴于網(wǎng)絡(luò),由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和模擬攝像機(jī)組成,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、壓縮和傳輸,實(shí)現(xiàn)了圖像處理的全過(guò)程數(shù)字化。目前,智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防管理、生物特征識(shí)別、報(bào)警預(yù)防、平安城市等領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可。2智能視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)2.1信號(hào)轉(zhuǎn)換板c/s信號(hào)處理板中主要有兩個(gè)線程:一個(gè)線程專門負(fù)責(zé)圖像的采集和處理,主要完成對(duì)圖像的實(shí)時(shí)采集,并對(duì)采集到的一幀圖像按照上位機(jī)設(shè)定的模式,完成上傳圖像、算法分析以及生成控制信號(hào)并通過(guò)UART口發(fā)送到信號(hào)轉(zhuǎn)換板中的部分或全部過(guò)程。信號(hào)處理板作為C/S架構(gòu)的服務(wù)器端,為了保證響應(yīng)的實(shí)時(shí)性;第二個(gè)線程專門監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)端口,如果有命令發(fā)送過(guò)來(lái),則根據(jù)解析的結(jié)果,完成參數(shù)的讀取、模式的切換、算法的切換、控制信號(hào)的生成以及通信鏈路通斷的判斷等。2.2靜態(tài)緩沖設(shè)計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換板主要完成接收來(lái)自信號(hào)處理板的數(shù)據(jù),并根據(jù)解析結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。ST官方提供了豐富的庫(kù)函數(shù),這樣使得STM32的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程大大簡(jiǎn)化,在完成基本的配置后,只需完成應(yīng)用層程序的編寫即可。最終,考慮實(shí)時(shí)性,設(shè)計(jì)的程序在中斷中完成數(shù)據(jù)的接收,并將接收的數(shù)據(jù)拷貝到一個(gè)靜態(tài)緩沖區(qū)中。主線程循環(huán)對(duì)靜態(tài)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取,并根據(jù)自定義的串口通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和校驗(yàn),如果校驗(yàn)通過(guò)則回復(fù)表示數(shù)據(jù)接收正確的ACK信號(hào),并生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào),如果校驗(yàn)不通過(guò)則回復(fù)表示數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤的ACK信號(hào)。2.3系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)隨著安防要求的不斷提高和其目前的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀,在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中,將有以下的幾個(gè)趨勢(shì):未來(lái)目標(biāo)識(shí)別及跟蹤技術(shù)將是智能視頻分析系統(tǒng)的底端技術(shù),各種新技術(shù)要以此數(shù)據(jù)結(jié)果為支撐。當(dāng)前的目標(biāo)識(shí)別和跟蹤技術(shù)對(duì)光照變化大、目標(biāo)遮擋、動(dòng)態(tài)背景干擾等場(chǎng)景進(jìn)行處理時(shí),通常難以達(dá)到滿意的效果。這需要我們對(duì)該技術(shù)進(jìn)行更深一步的研究,對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化,提升算法的魯棒性,使其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力更強(qiáng)。當(dāng)前的智能視頻分析技術(shù),經(jīng)常是對(duì)一個(gè)視頻場(chǎng)景來(lái)展開(kāi)的,缺乏多路視頻信號(hào)的溝通和協(xié)同分析,因此我們應(yīng)該加大對(duì)跨攝像頭跟蹤技術(shù)的研究,從而可以在更大范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,以對(duì)其進(jìn)行更加準(zhǔn)確的分析和判斷。2.4基于模型的目標(biāo)跟蹤2.4.1建立狀態(tài)預(yù)測(cè)模型Kalman濾波是一種很好的預(yù)測(cè)算法,利用線性最小方差估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中的序列圖像,并結(jié)合狀態(tài)方程和觀測(cè)方程來(lái)進(jìn)行描述,通過(guò)建立狀態(tài)預(yù)測(cè)模型來(lái)估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)。Kalman濾波計(jì)算量不大,具有良好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,預(yù)測(cè)時(shí)具有無(wú)偏、最優(yōu)的特性,但是,該方法的局限性在于,只能在線性和高斯分布的情況下會(huì)有效果,當(dāng)狀態(tài)模型和觀測(cè)模型不呈現(xiàn)高斯性,使用該方法的效果較差。2.4.2基于蒙特卡洛和貝葉斯的動(dòng)態(tài)誤差預(yù)演模型不同于Kalman濾波的預(yù)測(cè)理念,粒子濾波尤其適用于狀態(tài)模型和觀測(cè)模型呈非高斯分布的目標(biāo)狀態(tài),它是一種結(jié)合蒙特卡洛和貝葉斯預(yù)估的優(yōu)化算法,以遞推的方式處理被測(cè)量數(shù)據(jù),粒子濾波并不要求動(dòng)態(tài)系統(tǒng)一定滿足高斯線性、噪聲為高斯噪聲等條件,測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)也不需要進(jìn)行多次處理和存儲(chǔ),由于粒子濾波較好的魯棒性,在人體跟蹤方面得到了廣泛應(yīng)用。3智能視頻分析中存在的問(wèn)題隨著安全形勢(shì)的不斷嚴(yán)峻,我國(guó)也加大了對(duì)智能視頻分析技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的力度,在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了很多的智能視頻分析的產(chǎn)品,其大大促進(jìn)了我國(guó)視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展,對(duì)預(yù)防和降