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樓層智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)(已修改)

2024-12-19 20:08 本頁面
 

【正文】 第 1 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 1 引言 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的升級版本,其技術主要源于計算機視覺技術, 是一項新興的安防技術。其主要是采用圖像處理、模式識別和計算機視覺技術,通過在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊,借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉視頻畫面無用或干擾信息、自動識別不同物體,分析抽取視頻源中關鍵有用信息,快速準確的定位事故現(xiàn)場,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)出警報或觸發(fā)其它動作,從而有效進行事前預警,事中處理,事后及時取證的全自動、全天候、實時監(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)濟迅速的發(fā)展,誠實流動人口大量增加,給社會帶來了許多的不安定因素,治安形式日趨嚴峻,刑事案件,特別是入室行竊、搶劫等發(fā)案率逐年增加。因此,國家有關部門提出對社會治安進行綜合治理,并把創(chuàng)建和諧社會作為其中的重要內(nèi)容。同時,隨著科技的進不和經(jīng)濟的發(fā)展帶來了整個社會生活水平的提高,人們生活不再僅僅局限于傳統(tǒng)的衣、食、住、行,對周圍的居住環(huán)境及環(huán)境安全越來越重視,因此,安全技術防范作為保護人民生命和財產(chǎn)的重要工具也越來越被廣大消費者所重視,在銀行、辦公室、政府機構、飛機場、火車站、校園、超市等已經(jīng)得到了廣 泛應用。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用。采用視頻監(jiān)控為主的多種技術防范結合的系統(tǒng)是預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)中不可缺少的一個重要組成部分,它不僅可以對小區(qū)、樓層及周邊進行全天24 小時不間斷實時監(jiān)控,當有異常發(fā)生時,可及時、準確的進行處理;也可在事后進行某些案件回放分析,必要時也可作為呈堂證供。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),加強安全保衛(wèi)防范力度,對樓層里人身和財產(chǎn)安全也起到保障作用,并可為社區(qū)實現(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,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、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)了視頻切換設備,閉路視頻系統(tǒng)加入了多路視頻切換、攝像機云臺 /鏡頭控制和報警聯(lián)動等數(shù)字控制 第 3 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 功能,實現(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)控市場上,大大提高了用戶對錄像信息的處理能力。 DVR使用戶可以將模擬的視頻信號進行數(shù)字化并存儲在硬盤而不是盒式錄像帶上。用戶還可以通過 DVR 控制攝像機的啟閉,從而實現(xiàn)移動偵測功能,對于報警事件以及事前 /事后報警信息的搜索也變得十分簡單。 第三階段:網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。進入 21 世紀以后,隨著網(wǎng)絡帶寬、計算機處理能力和存儲器容量的迅速提高,以及各種使用視頻信息處理技術的出現(xiàn),視頻監(jiān)控進入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡時代,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)絡數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 設計原則 考慮到安全性以及流通性,在 設計 監(jiān)控系統(tǒng) 和設備選型方面,遵循以下原則: (1)先進性 應充分考慮信息化社會迅速發(fā)展的趨勢和視頻監(jiān)控的本身特性、管理要求,在技術上適當超前,所采用的技術和設備應能保證滿足信息化發(fā)展的需要,保證本系統(tǒng)圖像建設的需要。并考慮發(fā)展的需要,使系統(tǒng)與未來擴展的設備具有互聯(lián)性與互操作性。系統(tǒng)建成后,其系統(tǒng)整個技術性能完全可以達到時間先進水平,并能在一定時期內(nèi)保持技術領先的地位。 (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。在設計弱電各子系統(tǒng)時,從系統(tǒng)配置、軟件結構、設備選擇、技術服務等諸方面進行綜合考慮,選用技術上成熟的、具有發(fā)展前景的國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。設計的系統(tǒng)和選用的產(chǎn)品能夠確保在 24 小時連續(xù)工作模式下無故障運行。系統(tǒng)管理平臺上也采用授權、密碼、口令、驗證、確認等手段,能確保系統(tǒng)設備可靠、無誤的工作,確保應用可靠。 (3)實用性 一個系統(tǒng)是否實用、適用,是否符合實際應用是最主要的。我們在考慮系統(tǒng)的設計方案時,充分考慮管理的需要,又要考慮到具體職能部門的機構設置、管理模式、崗位分配、崗位職能等。使本系統(tǒng)適應于現(xiàn)代 化管理的需要。 (4)可用性 弱電系統(tǒng)工程對營造現(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)量標準和制造水平,其平均無故障工作時間長,即使發(fā)生臨時性故障,產(chǎn)品維修維護方便,故障后需恢復正常工作的時間極短。即使在出現(xiàn)重大的故障時,如黑客攻擊、 第 4 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 網(wǎng)絡癱瘓等,各子系統(tǒng)仍備有本地數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),并備有人工輸入信息的操作截面,使授權的操作員能及時處理各類問題,確保系統(tǒng)仍能正常工作和操作。 (5)可維護性和可擴展性 本系統(tǒng)全部采用模塊化積木式結構設計,應用 軟件中具有一定的開放性,設置擴展接口,以滿足今后系統(tǒng)的擴展、升級要求,充分保護用戶投資。 (6)集成性 充分考慮本系統(tǒng)各子系統(tǒng)及以后系統(tǒng)的擴展,以便實現(xiàn)集中管理、監(jiān)測和分散控制,達到信息共享。 (7)安全性 安全性和可靠性是密不可分的。本系統(tǒng)的設計具有高度的安全性和保密性,通過對系統(tǒng)分級保護、數(shù)據(jù)存儲權限的控制等手段,并具有病毒探測、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系統(tǒng)的非法侵入和攻擊。 系統(tǒng)的所有終端用戶在對系統(tǒng)進行操作和訪問之前都必須進行注冊登記。系統(tǒng)將根據(jù)注冊所得的用戶唯一標識和 密碼來控制此用戶的訪問權限,以防止非法操作。不同級別的授權才具有相應的操作權限。 系統(tǒng)的安全操作除采用軟 /硬件保護性措施外,還與操作人員的素質(zhì)和管理制度密不可分。管理部門應建立嚴格的“安全操作規(guī)程”,由操作者執(zhí)行并“按章操作”。 依據(jù)以上設計原則,進行系統(tǒng)設計時,應充分考慮當前技術發(fā)展的潮流,并緊密結合我國的實際情況,在本系統(tǒng)設計中一切以先進、實用、可靠、追求高性能價格比,滿足本項目視頻監(jiān)控需求為本。 第 5 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 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后,一部分分流至電視墻顯示監(jiān)控,一部分流至硬盤存儲。在此期間,分析處理模塊運動分析圖像信息,在預設閥值基礎上判定是否發(fā)動報警聯(lián)動。所以在方案建立時就比較容易選擇。 方案一:基于 DM6446 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計,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 攝 像 頭報 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,由五個模塊組成,中心控制主要交與達芬奇公司出品的 DM6446 來完成。在 DM6446 中自帶有 ARM 子系統(tǒng)和 DSP 子系統(tǒng), ARM子系 統(tǒng)主要負責全局控制, DSP 子系統(tǒng)完成對視頻編碼的運算。 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 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲 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 西華大學畢業(yè)設計說明書 方案二是在第三代視頻監(jiān)控技術基礎上,采用基于 ARM11 的 S3C6410 控制器完成對整個系統(tǒng)的集中控制。同時在計算機軟件、數(shù)字圖像處理基礎上,完成對整個系統(tǒng)的快速運算。 在經(jīng)過對 DM6446 系統(tǒng)初步設計后,粗略估計了一下完成整個系統(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 的售價非常昂貴,從而放棄了本方案的研究。在此,將目光轉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 西華大學畢業(yè)設計說明書 3 系統(tǒng)整體方案設計 整體系統(tǒng)結構描述 對于任何視頻監(jiān)控系統(tǒng)來講,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,同時將視頻數(shù)據(jù)以編碼方式進行壓縮存放于視頻數(shù)據(jù)庫中。 本系統(tǒng)根據(jù)第三代視頻監(jiān)控技術為基礎,基于架構在 Linux 的嵌入式系統(tǒng),并優(yōu)化網(wǎng)絡資源優(yōu)勢,同時通過計算機軟件、數(shù)字圖像處理技術,完成對整個系統(tǒng)的集中管理,從而實現(xiàn)對樓層的全方位實時監(jiān)控, 系統(tǒng)整體框圖 如圖 所示。 C P U 單 元電 源 及 復 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲 器N A N D F L A S H 圖 系統(tǒng)結構圖 整個系統(tǒng)是架構在 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,接收來自數(shù)字攝像頭的視頻信號,進行壓縮編碼,實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的高速采集和高效壓縮。 而根據(jù) 功能 設計需求,計劃建設系統(tǒng)是覆蓋整個樓層的監(jiān)控系統(tǒng),全天候不間斷對整個樓層全方位實時監(jiān)控。建設此系統(tǒng)其主要目的就是要將樓層管理推向自動化、智能化、現(xiàn)代化。系統(tǒng)整個拓撲圖如圖 所示。 第 8 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 系統(tǒng)拓撲圖 電梯監(jiān)控是樓層智能監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的一個環(huán)節(jié),因為電梯井道是一個較為復雜的環(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,當然也可以采用射頻傳輸或無線傳輸方案。本方案中采用的是無線傳輸。 圖 電梯監(jiān)控示意圖 第 9 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 硬件模 塊介紹 由系統(tǒng)拓撲圖可知,經(jīng)由前端攝像頭將采集的原始視頻信號,通過電纜傳輸?shù)揭曨l分配器,同時將視頻一分為二,一路分配給視頻矩陣切換器,通過控制矩陣實現(xiàn)視頻切換,將重點監(jiān)控或異常點切換上電視墻顯示;一路分配給數(shù)字硬盤錄像機,通過嵌入式硬盤錄像機編碼,實時錄像、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,采集卡、數(shù)據(jù)壓縮編碼卡、云臺控制機及其他外圍設備組成,完成對監(jiān)控點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),攝像機主要由數(shù)字視頻錄像機 DVR 來進行操作。 本工程設計多 個監(jiān)控點,預留 20%系統(tǒng)容量,矩陣采用多路輸入輸出,并帶有多路報警輸入聯(lián)動模塊。用于監(jiān)控樓層內(nèi)外各個角落。 圖像傳輸模塊 前段攝像機到樓層間之間的傳輸系統(tǒng),主要有:視頻傳輸、攝像機控制傳輸、報警線路傳輸、電源傳輸。 ① 視頻信號傳輸:各監(jiān)控點到前端監(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,價格低。 ② 攝像機控制 傳輸 : 在各會集點 引出一條 RVVP* 屏蔽控制線 至前端各可控監(jiān)控點 ,通過握手的方式連接下一個可控攝像機 。 ③ 攝像機電源 傳輸 :從 各電房 引出 220V 電源一 條 至該區(qū)域 各 監(jiān)控點 ,采用三芯絕緣線,利用原已有強電線槽引到各 監(jiān)控點 , 在監(jiān)控點建立一個接線箱,從接線箱再引出 RVV2 攝像機電源線各一條,分別引至相應信息點.預留所用線 2米,并扎捆好。 中心控制平臺 中心控制平臺是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分,是 控制聯(lián)動 各模塊的 中心所在 。 根據(jù)功能劃分, 中心控制平臺主要 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_后 , 平臺將完成一系列的分析和處理工作 , 同時完成音頻的 請求、接收、分發(fā) 。 并且 視頻分析含有運動目標檢測、目標區(qū)域提取、目標識別等過程。目標檢測流程如圖 。 第 10 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 目標檢測流程圖 ( 2)預 /報警聯(lián)動發(fā)動模塊,在 完成 對視頻的 目標檢測后,監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)事先設定的預設閥值判斷視頻中是否有異常情況發(fā)生,若有模塊 產(chǎn)生聲光報警信號, 同時 報告警級發(fā)動聯(lián)動措施, 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 數(shù)據(jù)庫, 采集視頻經(jīng)由視頻分配器后,根據(jù)視頻特征 存儲 在數(shù)據(jù)庫中。當有警報聯(lián)動發(fā)生時,數(shù)據(jù)庫會根據(jù)聯(lián)動信息自動搜索列表相關信息,供 分析 取證 調(diào)用。 ( 4)用戶服務平臺, 該平臺 存儲 管理 用戶信息, 用戶可根據(jù)該平臺管理監(jiān)督系統(tǒng),在權利范圍內(nèi)調(diào)用相關視頻信息 。 ( 5
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