【正文】 第 1 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 引言 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)版本，其技術(shù)主要源于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)， 是一項(xiàng)新興的安防技術(shù)。其主要是采用圖像處理、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過(guò)濾掉視頻畫面無(wú)用或干擾信息、自動(dòng)識(shí)別不同物體，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，快速準(zhǔn)確的定位事故現(xiàn)場(chǎng)，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作，從而有效進(jìn)行事前預(yù)警，事中處理，事后及時(shí)取證的全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)控的智能系統(tǒng)。 研究背景 隨著改革開放的加 深和城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展，誠(chéng)實(shí)流動(dòng)人口大量增加，給社會(huì)帶來(lái)了許多的不安定因素，治安形式日趨嚴(yán)峻，刑事案件，特別是入室行竊、搶劫等發(fā)案率逐年增加。因此，國(guó)家有關(guān)部門提出對(duì)社會(huì)治安進(jìn)行綜合治理，并把創(chuàng)建和諧社會(huì)作為其中的重要內(nèi)容。同時(shí)，隨著科技的進(jìn)不和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了整個(gè)社會(huì)生活水平的提高，人們生活不再僅僅局限于傳統(tǒng)的衣、食、住、行，對(duì)周圍的居住環(huán)境及環(huán)境安全越來(lái)越重視，因此，安全技術(shù)防范作為保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)的重要工具也越來(lái)越被廣大消費(fèi)者所重視，在銀行、辦公室、政府機(jī)構(gòu)、飛機(jī)場(chǎng)、火車站、校園、超市等已經(jīng)得到了廣 泛應(yīng)用。視頻監(jiān)控作為安全防范系統(tǒng)最基本、最重要的子系統(tǒng)，也得到了最為廣泛的應(yīng)用。采用視頻監(jiān)控為主的多種技術(shù)防范結(jié)合的系統(tǒng)是預(yù)防和制止犯罪最為有效的措施。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分，它不僅可以對(duì)小區(qū)、樓層及周邊進(jìn)行全天24 小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有異常發(fā)生時(shí)，可及時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行處理；也可在事后進(jìn)行某些案件回放分析，必要時(shí)也可作為呈堂證供。因此，在樓層建立一套完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不但可以改善樓層的綜合安全系數(shù)，加強(qiáng)安全保衛(wèi)防范力度，對(duì)樓層里人身和財(cái)產(chǎn)安全也起到保障作用，并可為社區(qū)實(shí)現(xiàn)安全現(xiàn) 代化管理創(chuàng)造極為有利的條件。 視頻監(jiān)控的發(fā)展及現(xiàn)狀 近三十年來(lái)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、全數(shù)字換監(jiān)控系統(tǒng)三個(gè)階段的演變，得到了巨大的發(fā)展。 第一階段：模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以攝像機(jī)、監(jiān)視器組成純模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，稱為閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。隨后出現(xiàn)了視頻切換設(shè)備，閉路視頻系統(tǒng)加入了多路視頻切換、攝像機(jī)云臺(tái) /鏡頭控制和報(bào)警聯(lián)動(dòng)等數(shù)字控制 第 3 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 第二階段：數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 20 世界 90 年代中期，以 DVR（ Digital Video Recorder）為代表的第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)在視頻監(jiān)控市場(chǎng)上，大大提高了用戶對(duì)錄像信息的處理能力。 DVR使用戶可以將模擬的視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化并存儲(chǔ)在硬盤而不是盒式錄像帶上。用戶還可以通過(guò) DVR 控制攝像機(jī)的啟閉，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)偵測(cè)功能，對(duì)于報(bào)警事件以及事前 /事后報(bào)警信息的搜索也變得十分簡(jiǎn)單。 第三階段：網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)器容量的迅速提高，以及各種使用視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，稱為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng) ，即全數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)原則 考慮到安全性以及流通性，在 設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng) 和設(shè)備選型方面，遵循以下原則： (1)先進(jìn)性 應(yīng)充分考慮信息化社會(huì)迅速發(fā)展的趨勢(shì)和視頻監(jiān)控的本身特性、管理要求，在技術(shù)上適當(dāng)超前，所采用的技術(shù)和設(shè)備應(yīng)能保證滿足信息化發(fā)展的需要，保證本系統(tǒng)圖像建設(shè)的需要。并考慮發(fā)展的需要，使系統(tǒng)與未來(lái)擴(kuò)展的設(shè)備具有互聯(lián)性與互操作性。系統(tǒng)建成后，其系統(tǒng)整個(gè)技術(shù)性能完全可以達(dá)到時(shí)間先進(jìn)水平，并能在一定時(shí)期內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先的地位。 (2)可靠性 系統(tǒng)必須具有高度的安全性、可靠性 和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)弱電各子系統(tǒng)時(shí)，從系統(tǒng)配置、軟件結(jié)構(gòu)、設(shè)備選擇、技術(shù)服務(wù)等諸方面進(jìn)行綜合考慮，選用技術(shù)上成熟的、具有發(fā)展前景的國(guó)內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和選用的產(chǎn)品能夠確保在 24 小時(shí)連續(xù)工作模式下無(wú)故障運(yùn)行。系統(tǒng)管理平臺(tái)上也采用授權(quán)、密碼、口令、驗(yàn)證、確認(rèn)等手段，能確保系統(tǒng)設(shè)備可靠、無(wú)誤的工作，確保應(yīng)用可靠。 (3)實(shí)用性 一個(gè)系統(tǒng)是否實(shí)用、適用，是否符合實(shí)際應(yīng)用是最主要的。我們?cè)诳紤]系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案時(shí)，充分考慮管理的需要，又要考慮到具體職能部門的機(jī)構(gòu)設(shè)置、管理模式、崗位分配、崗位職能等。使本系統(tǒng)適應(yīng)于現(xiàn)代 化管理的需要。 (4)可用性 弱電系統(tǒng)工程對(duì)營(yíng)造現(xiàn)代化的管理、休閑環(huán)境和氣氛起到很重要的作用，因此我們提供的“各弱電子系統(tǒng)”持續(xù)可用，所選用的產(chǎn)品均具有很高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和制造水平，其平均無(wú)故障工作時(shí)間長(zhǎng)，即使發(fā)生臨時(shí)性故障，產(chǎn)品維修維護(hù)方便，故障后需恢復(fù)正常工作的時(shí)間極短。即使在出現(xiàn)重大的故障時(shí)，如黑客攻擊、 第 4 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 網(wǎng)絡(luò)癱瘓等，各子系統(tǒng)仍備有本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，并備有人工輸入信息的操作截面，使授權(quán)的操作員能及時(shí)處理各類問(wèn)題，確保系統(tǒng)仍能正常工作和操作。 (5)可維護(hù)性和可擴(kuò)展性 本系統(tǒng)全部采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用 軟件中具有一定的開放性，設(shè)置擴(kuò)展接口，以滿足今后系統(tǒng)的擴(kuò)展、升級(jí)要求，充分保護(hù)用戶投資。 (6)集成性 充分考慮本系統(tǒng)各子系統(tǒng)及以后系統(tǒng)的擴(kuò)展，以便實(shí)現(xiàn)集中管理、監(jiān)測(cè)和分散控制，達(dá)到信息共享。 (7)安全性 安全性和可靠性是密不可分的。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有高度的安全性和保密性，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)分級(jí)保護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)權(quán)限的控制等手段，并具有病毒探測(cè)、薄弱環(huán)節(jié)分析、密碼管理功能，可以有效的防止各種形式的對(duì)系統(tǒng)的非法侵入和攻擊。 系統(tǒng)的所有終端用戶在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和訪問(wèn)之前都必須進(jìn)行注冊(cè)登記。系統(tǒng)將根據(jù)注冊(cè)所得的用戶唯一標(biāo)識(shí)和 密碼來(lái)控制此用戶的訪問(wèn)權(quán)限，以防止非法操作。不同級(jí)別的授權(quán)才具有相應(yīng)的操作權(quán)限。 系統(tǒng)的安全操作除采用軟 /硬件保護(hù)性措施外，還與操作人員的素質(zhì)和管理制度密不可分。管理部門應(yīng)建立嚴(yán)格的“安全操作規(guī)程”，由操作者執(zhí)行并“按章操作”。 依據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的潮流，并緊密結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一切以先進(jìn)、實(shí)用、可靠、追求高性能價(jià)格比，滿足本項(xiàng)目視頻監(jiān)控需求為本。 第 5 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 方案論證選擇 在視頻監(jiān)控系統(tǒng)上，其基本原理基本一致：前端視頻采集設(shè)備采集原始視頻圖像，再經(jīng)由圖像處理模 塊編碼后傳輸至中心平臺(tái)后，一部分分流至電視墻顯示監(jiān)控，一部分流至硬盤存儲(chǔ)。在此期間，分析處理模塊運(yùn)動(dòng)分析圖像信息，在預(yù)設(shè)閥值基礎(chǔ)上判定是否發(fā)動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)。所以在方案建立時(shí)就比較容易選擇。 方案一：基于 DM6446 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，原理框圖如圖 所示 D D RE D M A E D M AV P F E V P F ED S PC O R EA R MC O R ET C P 5 1 4 6L C D 顯 示 器A T A云 臺(tái) 攝 像 頭報(bào) 警 電 路圖 像 輸 入 圖 基于 DM6446 智能視頻監(jiān)控原理圖 方案一同基本原理一樣，由五個(gè)模塊組成，中心控制主要交與達(dá)芬奇公司出品的 DM6446 來(lái)完成。在 DM6446 中自帶有 ARM 子系統(tǒng)和 DSP 子系統(tǒng)， ARM子系 統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全局控制， DSP 子系統(tǒng)完成對(duì)視頻編碼的運(yùn)算。 方案二：基于 S3C6410 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，原理框圖如圖 所示： C P U 單 元電 源 及 復(fù) 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲(chǔ) 器N A N D F L A S H 圖 S3C6410 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖 第 6 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 方案二是在第三代視頻監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)上，采用基于 ARM11 的 S3C6410 控制器完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中控制。同時(shí)在計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)上，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的快速運(yùn)算。 在經(jīng)過(guò)對(duì) DM6446 系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)后，粗略估計(jì)了一下完成整個(gè)系統(tǒng)所需要的工作和成本，雖然在工作量上非常小，但是 由于 DM6446 的售價(jià)非常昂貴，從而放棄了本方案的研究。在此，將目光轉(zhuǎn)向了由三星公司出品的 S3C6410，比之DM6446，該產(chǎn)品在成本上更小，雖然還需要將系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至 Linux 上，工作量大大的加大了，但是考慮到成本上，故本研究課題還是選擇了 S3C6410。 第 7 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述 對(duì)于任何視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)講，其工作原理基本一致：前端攝像頭完成圖像信息的采集，再由視頻采集編碼模塊從前段攝像頭獲取視頻數(shù)據(jù)，將未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)送到圖像處理模塊和視頻傳輸模塊，同時(shí)將視頻數(shù)據(jù)以編碼方式進(jìn)行壓縮存放于視頻數(shù)據(jù)庫(kù)中。 本系統(tǒng)根據(jù)第三代視頻監(jiān)控技術(shù)為基礎(chǔ)，基于架構(gòu)在 Linux 的嵌入式系統(tǒng)，并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)字圖像處理技術(shù)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樓層的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控， 系統(tǒng)整體框圖 如圖 所示。 C P U 單 元電 源 及 復(fù) 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲(chǔ) 器N A N D F L A S H 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 整個(gè)系統(tǒng)是架構(gòu)在 Linux 上的嵌入式系統(tǒng)，主控 CPU 采用基于 ARM1176JZFS內(nèi)核的 S2C6410 微處理器，接收來(lái)自數(shù)字?jǐn)z像頭的視頻信號(hào)，進(jìn)行壓縮編碼，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的高速采集和高效壓縮。 而根據(jù) 功能 設(shè)計(jì)需求，計(jì)劃建設(shè)系統(tǒng)是覆蓋整個(gè)樓層的監(jiān)控系統(tǒng)，全天候不間斷對(duì)整個(gè)樓層全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。建設(shè)此系統(tǒng)其主要目的就是要將樓層管理推向自動(dòng)化、智能化、現(xiàn)代化。系統(tǒng)整個(gè)拓?fù)鋱D如圖 所示。 第 8 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 系統(tǒng)拓?fù)鋱D 電梯監(jiān)控是樓層智能監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)殡娞菥朗且粋€(gè)較為復(fù)雜的環(huán)境，很多工程在電梯監(jiān)控中受到不同成都的干擾，目前電梯傳輸中大部分都是采用視頻基帶傳輸或增加抗干擾器傳輸，當(dāng)然也可以采用射頻傳輸或無(wú)線傳輸方案。本方案中采用的是無(wú)線傳輸。 圖 電梯監(jiān)控示意圖 第 9 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 硬件模 塊介紹 由系統(tǒng)拓?fù)鋱D可知，經(jīng)由前端攝像頭將采集的原始視頻信號(hào)，通過(guò)電纜傳輸?shù)揭曨l分配器，同時(shí)將視頻一分為二，一路分配給視頻矩陣切換器，通過(guò)控制矩陣實(shí)現(xiàn)視頻切換，將重點(diǎn)監(jiān)控或異常點(diǎn)切換上電視墻顯示；一路分配給數(shù)字硬盤錄像機(jī)，通過(guò)嵌入式硬盤錄像機(jī)編碼，實(shí)時(shí)錄像、集中顯示監(jiān)控。 圖像采集模塊 圖像采集模塊主要由攝像頭 /機(jī)，采集卡、數(shù)據(jù)壓縮編碼卡、云臺(tái)控制機(jī)及其他外圍設(shè)備組成，完成對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的原始視頻信息的采集。本系統(tǒng)主要是基于第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機(jī)主要由數(shù)字視頻錄像機(jī) DVR 來(lái)進(jìn)行操作。 本工程設(shè)計(jì)多 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，預(yù)留 20%系統(tǒng)容量，矩陣采用多路輸入輸出，并帶有多路報(bào)警輸入聯(lián)動(dòng)模塊。用于監(jiān)控樓層內(nèi)外各個(gè)角落。 圖像傳輸模塊 前段攝像機(jī)到樓層間之間的傳輸系統(tǒng)，主要有：視頻傳輸、攝像機(jī)控制傳輸、報(bào)警線路傳輸、電源傳輸。 ① 視頻信號(hào)傳輸：各監(jiān)控點(diǎn)到前端監(jiān)控中心主要使用同軸電纜，采用SYV755/7 電纜，在符合的傳輸范圍，圖像質(zhì)量好，價(jià)格低。 ② 攝像機(jī)控制 傳輸 ： 在各會(huì)集點(diǎn) 引出一條 RVVP* 屏蔽控制線 至前端各可控監(jiān)控點(diǎn) ，通過(guò)握手的方式連接下一個(gè)可控?cái)z像機(jī) 。 ③ 攝像機(jī)電源 傳輸 ：從 各電房 引出 220V 電源一 條 至該區(qū)域 各 監(jiān)控點(diǎn) ，采用三芯絕緣線，利用原已有強(qiáng)電線槽引到各 監(jiān)控點(diǎn) ， 在監(jiān)控點(diǎn)建立一個(gè)接線箱，從接線箱再引出 RVV2 攝像機(jī)電源線各一條，分別引至相應(yīng)信息點(diǎn)．預(yù)留所用線 2米，并扎捆好。 中心控制平臺(tái) 中心控制平臺(tái)是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，是 控制聯(lián)動(dòng) 各模塊的 中心所在 。 根據(jù)功能劃分， 中心控制平臺(tái)主要 由 以下幾部分組成： （ 1）視頻接入分析模塊， 完成中心控制平臺(tái)和視頻采集前端信息的互換。在前端視頻采集模塊完成數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)狡脚_(tái)后 ， 平臺(tái)將完成一系列的分析和處理工作 ， 同時(shí)完成音頻的 請(qǐng)求、接收、分發(fā) 。 并且 視頻分析含有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)區(qū)域提取、目標(biāo)識(shí)別等過(guò)程。目標(biāo)檢測(cè)流程如圖 。 第 10 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 目標(biāo)檢測(cè)流程圖 （ 2）預(yù) /報(bào)警聯(lián)動(dòng)發(fā)動(dòng)模塊，在 完成 對(duì)視頻的 目標(biāo)檢測(cè)后，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定的預(yù)設(shè)閥值判斷視頻中是否有異常情況發(fā)生，若有模塊 產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)， 同時(shí) 報(bào)告警級(jí)發(fā)動(dòng)聯(lián)動(dòng)措施， 該模塊 是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不可缺少的部分。 （ 3） 視頻存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)庫(kù)， 采集視頻經(jīng)由視頻分配器后，根據(jù)視頻特征 存儲(chǔ) 在數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)有警報(bào)聯(lián)動(dòng)發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)聯(lián)動(dòng)信息自動(dòng)搜索列表相關(guān)信息，供 分析 取證 調(diào)用。 （ 4）用戶服務(wù)平臺(tái)， 該平臺(tái) 存儲(chǔ) 管理 用戶信息， 用戶可根據(jù)該平臺(tái)管理監(jiān)督系統(tǒng)，在權(quán)利范圍內(nèi)調(diào)用相關(guān)視頻信息 。 （ 5