基于智能视频监控的安防系统设计（一）

　　0 引 言

　　随着我国社会经济的不断进步，公众对安全防范的意识也在逐步提升，视频监控系统越来越多的被应用于企业、学校、银行、居民区中。 但是目前，多数的视频监控系统都只是提供实时图像给工作人员，由人工监视处理。 这样的监控方式存在着诸多的不足：第一，绝大多数的此类系统不可能在数量上按照1:1 的比例配置摄像机和监视器，那么大部分的监视点都不能时刻处于监控状态;第二，有试验显示，人如果连续观察2 个以上的监视器，10分钟后，将错过45 %的场景，22 分钟后，会错过95 %的场景，效率极其低下;第三，既然实时监看不符合人的心理与生理特征，为了不漏掉没有发现的情况，只好进行24 小时视频录像，以便事后调阅。 这就产生了大量无用信息，少量的有用信息淹没在其中，想获取这些有用信息变得更加困难;第四，业务功能单一，由于不具备智能分析能力和联动处理能力，只能“监”视，而缺少防“控”处置的能力。

　　智能视频监控系统是采用人工智能、模式识别、概率论和图像处理技术，借助计算机强大的数据处理能力来分析视频数据，过滤掉图像中的无用信息或干扰信息、抽取视频源中的关键信息、判断有无异常情况，并以最快、最佳的方式进行处理。 智能视频监控系统能有效进行事前预警、事中处理、事后及时取证，是全自动、全天候、实时监控的智能系统。

　　1 智能视频监控系统功能分析

　　首先，智能视频监控系统可以对采集到的视频数据进行智能分析，并在此基础上实现各种应用，例如，当侦测到有目标进入监控区域时，系统自动锁定该目标、并进行跟踪拍摄录像、同时触发相应报警联动;可以实现人脸识别和车牌识别，智能记录人员和车辆的出入情况;结合图像融合算法，实现红外光和可见光图像的融合，增强夜间监控的可靠性。

　　其次，智能视频监控系统能有效集成其他安防设备，例如门禁系统、红外探测器、烟温感探头、警铃等，实现安防工作的一体化、集成化，充分发挥系统的最大效能。 比如当红外探测器发现不明目标进入监控区域，系统会迅速发出指令要求相应的网络摄像机转到对应的预置位，拉响警铃，并提示管理员查看该路视频信号。 这种集成的系统监测方式多样，能大大降低误报率，提高安防工作的效率。

　　第三，智能视频监控系统能感知前端摄像机的工作状态，如视频模糊、视频遮挡、视频丢失、视角变换等。 譬如在一个大型的监控系统中，通常会有几百乃至几千路监控点，监控中心的值班人员最多只能监视其中几十路视频图像而已，当其中某一路视频被有意或无意遮挡时，值班人员很难及时发现，从而带来重大安全隐患。 系统具备一定的自我检测能力，能及时发现、修复系统问题，保障系统正常运行。

　　第四，智能视频监控系统对录像提供自动证据视频检索，该功能利用目标侦测技术获得目标的类型、形状、大小、速度、位置、颜色、以及其他特定的目标标志信息，从而生成丰富的视频索引，实现特定视频段检索或者目标事件检索。 例如输入“8月23日14:00”到“8月23日16:00”间，走过“6 kV配电间”的“戴蓝帽子”人员，系统能根据这些关键信息点为用户查找到相关录像，极大的提升了视频分析的效率。

　　2 智能视频监控系统的架构设计

　　2.1 系统架构设计

　　文中提出的智能视频监控系统架构设计可分成软件和硬件两大部分(如图1 所示)。 软件部分由系统后台监控端、管理端、服务端和数据库四部分组成;硬件部分主要包括：网络视频摄像机、I/O 电子控制器、各类报警传感器、探照灯、门禁读卡器、门禁控制器等。

　　2.1.1 软件部分组成

　　(1)监控端：它是智能视频监控系统的信息处理单元，承担着连接用户与中心服务器的任务，是信息的中转站，也是确保用户能第一时间接收到视频信息和报警的关键。 它的主要功能有：查看实时监控图像，接收报警提示，查询历史告警记录，遥控操作各类报警设备。

　　(2)管理端：主要用于人员权限配置，硬件设备配置，系统联动报警方案设定、定时计划方案管理。

　　(3)服务端：作为智能视频监控系统的神经中枢，它承担着硬件设备的管理、数据通信、历史视频记录管理、网络拥塞控制、报警智能处理等众多职责。

　　为了保证系统的安全性、稳定性及易用性，监控端、管理端、服务端均采用C#语言编写，运行于微软的WINODWS操作系统之上。

　　(4)数据库：采用微软的SQL2005数据库，它的性能较为优异，操作相对简单，有比较高的安全性。 系统里所有的硬件信息、人员信息、报警处置方案、报警历史记录、视频索引全在储存在这里，便于修改调用。[!--empirenews.page--]

　　2.1.2 硬件部分组成

　　(1)网络摄像机：由镜头、图像/声音采集器、数字图像/声音编码器、网络控制服务器等部分组成。 它内置SD 卡等储存设备，有一定的存储能力;图像视频/音频输出信号质量较好，支持流行的M-JPEG/H.264 编解码。 最重要的是网络摄像机拥有内置处理器，能够借助先进的图像分析算法，实现对视频图像的目标识别、提取、分类及行为分析，一旦检测到出现异常状况，能通过网络及时向系统服务端发出告警信息。

　　(2)I/O 控制器：即输入输出(Input and output)控制器，它能接收并转换其他设备发来的电信号，也能向这些设备发送适当的电信号序列;具有网络通信接口，支持TCP/IP 等常见的网络通信协议，能与其他设备通过网络交换信息;拥有一定容量的报警数据存储功能，在网络不通畅的情况能够在本地记录报警信息;接口较为丰富，拥有RS-232/RS-485 等通讯接口，能够兼容市场上常见的报警设备。

　　(3)门禁控制器：拥有内置卡号数据库，支持本地刷卡验证;可以远程开、关门禁;当门禁控制器出现意外情况时能够向用户发出报警信号。

　　(4)各类报警设备，如电子围栏、红外探测器、火警探测器、辅助照明、报警按钮等。

　　2.2 系统工作流程

　　系统工作流程如图2 所示，前端摄像机采集到视频信号后，由内置的嵌入式处理器直接做数字图像分析，提取出有价值的目标。 对其的形态及行为趋势做分析判断，如果认定有异常情况出现，便向服务端发送相关的异常告警信息，由服务端参照用户预先设定的报警规则，对异常告警做详细分析，如果符合预设的报警条件，系统向工作人员发出报警信息，同时按照预设告警处置方案发送控制指令给相关I/O 控制器、门禁控制器，进行安全管控。

　　系统预设报警规则的目的，是为了能够在各种环境下，对其监控地点发生的异常状态进行分析时，都能尽量准确，减少漏报、误报的发生。

　　为此，首先要根据监控系统所处环境类型，将预警设置的场景划分为室内、室外、白天以及夜晚四个大类，对待监控的目标则可以划分为人、机动车、非机动车以及动物等几大类。

　　其次，在完成现场环境类型与预警目标的设置之后，要对监控的区域进行划分，具体来说可划分为警戒区、非警戒区、监视区等多种警戒类型。 将警戒类型与目标类型巧妙的结合起来，可以充分发挥智能视频监控系统在信号采集与数据处理方面的优势，在不同的环境下、针对不同的警戒类型、根据不同的实际情况、及时准确地发出预警，从而有效地提高预警的针对性与准确性。