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域專家面臨的一個重要問題。智能視頻技術是智能技術、計算機技術、信息技術相互融合的產(chǎn)物,其是安全領域的一次革命,對提高公共安全,具有非常大的作用。為此,文章將對智能視頻分析技術的發(fā)展及應用進行淺談,希望對促進我國該行業(yè)領域的進步,起到一定的幫助性作用。1視頻監(jiān)控技術的發(fā)展1.1電視監(jiān)控系統(tǒng)20世紀90年代初期,出現(xiàn)了以模擬設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為主要技術,模擬攝像機的視頻信號利用視頻電纜進行傳輸。模擬監(jiān)控視頻系統(tǒng)依靠錄像機存儲圖像,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)勢主要是對視頻、音頻、信號傳輸和存儲的模擬化,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)字硬盤錄像機為主要設備,由數(shù)字壓縮、編碼技術和芯片技術構成,最初的磁盤錄像機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域。后期的數(shù)字硬盤錄像機由數(shù)字控制的視頻矩陣構成,取代了模擬視頻矩陣,存儲方式轉變?yōu)閿?shù)字存儲,此時的數(shù)字硬盤錄像機能夠靈活進行視頻的切換和遠程視頻監(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,圖像質量差等缺點,隨著網(wǎng)絡技術和智能化技術的發(fā)展,智能視頻監(jiān)控作為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。它依賴于網(wǎng)絡,由網(wǎng)絡視頻服務器和模擬攝像機組成,利用互聯(lián)網(wǎng)技術,對監(jiān)控區(qū)域內的圖像進行實時的采集、壓縮和傳輸,實現(xiàn)了圖像處理的全過程數(shù)字化。目前,智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防管理、生物特征識別、報警預防、平安城市等領域得到了廣泛認可。2智能視頻監(jiān)控技術的應用要點2.1信號轉換板c/s信號處理板中主要有兩個線程:一個線程專門負責圖像的采集和處理,主要完成對圖像的實時采集,并對采集到的一幀圖像按照上位機設定的模式,完成上傳圖像、算法分析以及生成控制信號并通過UART口發(fā)送到信號轉換板中的部分或全部過程。信號處理板作為C/S架構的服務器端,為了保證響應的實時性;第二個線程專門監(jiān)聽網(wǎng)絡端口,如果有命令發(fā)送過來,則根據(jù)解析的結果,完成參數(shù)的讀取、模式的切換、算法的切換、控制信號的生成以及通信鏈路通斷的判斷等。2.2靜態(tài)緩沖設計信號轉換板主要完成接收來自信號處理板的數(shù)據(jù),并根據(jù)解析結果產(chǎn)生相應的控制信號以驅動對應的執(zhí)行機構。ST官方提供了豐富的庫函數(shù),這樣使得STM32的軟件開發(fā)過程大大簡化,在完成基本的配置后,只需完成應用層程序的編寫即可。最終,考慮實時性,設計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)拷貝到一個靜態(tài)緩沖區(qū)中。主線程循環(huán)對靜態(tài)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行讀取,并根據(jù)自定義的串口通信協(xié)議對數(shù)據(jù)進行解析和校驗,如果校驗通過則回復表示數(shù)據(jù)接收正確的ACK信號,并生成對應的控制信號,如果校驗不通過則回復表示數(shù)據(jù)接收錯誤的ACK信號。2.3系統(tǒng)優(yōu)化技術隨著安防要求的不斷提高和其目前的應用發(fā)展現(xiàn)狀,在未來發(fā)展過程中,將有以下的幾個趨勢:未來目標識別及跟蹤技術將是智能視頻分析系統(tǒng)的底端技術,各種新技術要以此數(shù)據(jù)結果為支撐。當前的目標識別和跟蹤技術對光照變化大、目標遮擋、動態(tài)背景干擾等場景進行處理時,通常難以達到滿意的效果。這需要我們對該技術進行更深一步的研究,對算法進行優(yōu)化,提升算法的魯棒性,使其對環(huán)境的適應力更強。當前的智能視頻分析技術,經(jīng)常是對一個視頻場景來展開的,缺乏多路視頻信號的溝通和協(xié)同分析,因此我們應該加大對跨攝像頭跟蹤技術的研究,從而可以在更大范圍內對目標進行跟蹤,以對其進行更加準確的分析和判斷。2.4基于模型的目標跟蹤2.4.1建立狀態(tài)預測模型Kalman濾波是一種很好的預測算法,利用線性最小方差估計運動目標中的序列圖像,并結合狀態(tài)方程和觀測方程來進行描述,通過建立狀態(tài)預測模型來估計運動目標的狀態(tài)。Kalman濾波計算量不大,具有良好的實時性和穩(wěn)定性,預測時具有無偏、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有效果,當狀態(tài)模型和觀測模型不呈現(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態(tài)誤差預演模型不同于Kalman濾波的預測理念,粒子濾波尤其適用于狀態(tài)模型和觀測模型呈非高斯分布的目標狀態(tài),它是一種結合蒙特卡洛和貝葉斯預估的優(yōu)化算法,以遞推的方式處理被測量數(shù)據(jù),粒子濾波并不要求動態(tài)系統(tǒng)一定滿足高斯線性、噪聲為高斯噪聲等條件,測量數(shù)據(jù)時也不需要進行多次處理和存儲,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用。3智能視頻分析中存在的問題隨著安全形勢的不斷嚴峻,我國也加大了對智能視頻分析技術研究開發(fā)的力度,在市場上也出現(xiàn)了很多的智能視頻分析的產(chǎn)品,其大大促進了我國視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展,對預防和降