20091020鉴定材料之一研制报告.doc

铁路站场智能视频监控系统鉴定材料之一铁路站场智能视频监控系统研制报告课题组2009年11月-13-目 录1 楖述12 国内外现状23 系统建设目标和适用范围54 系统构成65 系统主要功能结构及特点96 系统主要技术性能指标107 研究过程及结论121 概述智能视频监控（IVS Intelligent Video Surveillance）是基于计算机视觉技术对监控场景的视频图像内容进行分析，提取场景中的关键信息，并形成相应事件和告警的监控方式，是新一代基于视频内容分析的监控系统。作为传统铁路站场闭路电视监控系统，当前仍然存在着一些问题，例如车站工作人员接连数小时盯着多个监视器及数十个图像画面，即使是最为训练有素的安保人员也会为此而面临注意力极限的挑战。再加上黑暗或恶劣的天气情况等客观条件，这一问题变得更加复杂。显而易见，管理人员迫切需要一款更加智能化的系统来发挥自动“电子眼”的作用，以便对潜在入侵者、可疑目标和其它安全侵犯活动进行至关重要的瞬间刺激型准确检测，由此工作人员将可以对事件做出迅速而明智的决定和实时响应。铁路站场智能视频监控系统就是在充分利用铁路场站既有传统的视频监视系统的基础上，实现包括监控警戒区域入侵报警管理、监控区域客流密度报警管理以及监控区域客流量统计、可疑游荡人和遗留物预警管理等智能视频监控功能，从而提高铁路站场的安全生产管理水平和效率。该项课题“铁路站场智能视频监控系统”经济南铁路局科委批准，被列入2009年路局科技研究开发计划（项目编号：09Y06）。由路局科研所、客运处、济南站和北京容达思博科技有限公司共同研发完成。根据“铁路站场智能视频监控系统”项目要求，经过前期调研，选择济南站作为本项目在铁路站场的应用试点。2 国内外现状2.1 国外现状 智能视频软件市场是一个成长非常快速的市场，根据IVS的市场研究分析，在未来3年内有关视频技术的软件市场会成长到8亿美元的份额。 市场需求以及科研进展的差异决定了世界上其它国家在应用和研究IVS上的不均衡分布。其中，走在最前沿的要数美国和以色列。从1997年以来，在美国涌现了一大批专业从事智能监控产品研发和生产的公司，他们的产品被广泛应用于港口、机场、铁路和国家安全单位等。国际上，除了美国和以色列的视频分析走在前端外，澳大利亚的Iomniscient和Clearity也是其中的佼佼者。其中，Iomniscient的IQ系列产品被用到了悉尼海港桥体的保护以及2006英联邦运动会的运动会村安全防范。2.2 国内现状国内的众多企业也开始了对智能视频分析软件的尝试。比如上海世平伟业公司开发的Ivbox智能视频分析系统，上海皓维推出的智能视频分析预警系统等等。 定位于专业视频应用的资深视频厂商深圳迪威视讯公司也于近期推出了完整的视频监控解决方案：视频监控综合应用管理平台SIAP（Video Surveillance Integration Application Platform）。该产品以IVT为核心，软件平台融合先进的视音频编解码与处理技术、图像识别技术、地理信息技术，兼容数字/模拟监控设备，提供集图像监控、报警联动、集中存储、定位跟踪、GIS、事件分析于一体的视频监控解决方案，可以满足各系统对图像资源统一调度、突发事件应急指挥、区域集中实时监控、区域日常巡查、图像资源相互协作共享、GIS集成、流媒体分发等各种应用；相应的硬件系统概括了全系列的图像采集、图像编码、存储、分发、交换与管理系统。 此外，北京迪威泰克数码科技有限公司也于近期宣布推出“沸点”BP-IVS系列智能视频分析监控系统，再度扩大了国内智能视频分析软件的队伍。2.3 中国铁路应用由于铁路横跨地域广泛，线路环境复杂，在铁路的正常运行和维护方面，铁路比其他交通系统具备更多的特殊性。铁路灾难时有发生，除了由于技术原因和社会原因造成灾祸外，灾害性天气造成灾难不容忽视；山体滑坡、泥石流、雪崩、洪水都可能造成线路不畅，而发生这些灾难的地区大多分布在无人的旷野，这就给线路维护带来极大麻烦，传统方法采用人工现场值班的方法，不仅费时费力，而且存在人身危险。近年来智能视频识别技术在铁路也得到了一些应用。比如：青藏铁路全线1300路通道采用智能视频分析，对全线铁路进行入侵保护。有效的实现了高原无人区的线路设施智能监控,确保了行车安全。另外，智能视频识别技术在铁路平交道口的入侵防护、货车列检也得到了广泛的应用。3 系统建设目标和适用范围31系统建设目标 系统的研究目标主要有五个： （1）实现铁路站场警戒区域入侵报警管理。 （2）实现客运站人员密集度自动监测预警管理。 （3）实现客运站主进站口客流统计计算。 （4）实现所设定区域可疑人或物报警管理。 （5）实现PTZ跟综检测管理。32系统适用范围 该系统主要适用于铁路客运站场、货场，装运危险品货物车辆集结车场以及特定需要警戒、预警和报警的区域场所。4 系统构成根据项目设计原则，“铁路站场智能视频监控系统”在不影响车站原有监控系统使用功能的前提下，应最大限度地利用原有的系统资源。系统由硬件和软件两部分构成。4.1 系统硬件部分主要包括视频编码器、智能分析服务器、高速球形摄像机、LED显示屏等，除根据需要新增摄像机、光缆、交换机和服务器等设备外，其余监控场所均利用原有的视频监控设备。系统硬件结构如下图所示：系统硬件结构图 摄像机作为该项目主要硬件设备，它的性能和设置要求，对系统整个功能的实现起着重要的作用。针对济南站试点方案，它的设置要求如下：站台摄像机的安装应该确保：A、覆盖站台候车安全线及站台边缘；B、覆盖站台候车区；C、覆盖站台间所有线路。覆盖站台候车安全线及站台边缘，覆盖两站台间所有线路，以求对两站台构成一个封闭的检测区域，实现对越过站台黄线、入侵线路的行为发出报警,提示工作人员。防止旅客侵入站台安全线，及误入线路，并能防止反向扒车。覆盖站台候车区，以求实现站台人员密集度自动监测及报警，站台游荡人员、遗留物报警。为覆盖站台东西两端检测区域，在一站台东西两端接近机车停车位置处，高雨棚立柱上新增的两台摄像机。构成由南向北的两条报警周界。原安装在一、二站台中部的各2台摄像机，构成一、二站东西方向的两条报警周界。并构成覆盖一、二站台候车区域的检测区域。一、二站台摄像机安装位置如下图所示：站台摄像机安装位置图主候车厅摄像机设置:主候车厅摄像机的安装应该确保：覆盖主候车厅主通道。以实现对由主通道电梯进入主候车厅的客流进行统计，同时实现对主通道客流拥挤度、游荡人员、遗留物报警。主候车厅入口由原安装在南顶棚下的一台摄像机完成对该检测区域的检测。主售票厅摄像机设置:主售票厅摄像机的设置应该确保：覆盖主候车厅。以实现对主售票厅客流拥挤度、游荡人员、遗留物报警。主售票厅由原安装在主售票南墙上的一台摄像机摄像机完成对该检测区域的检测。4.2软件部分主要由后台操作系统和智能视频识别软件组成，监控系统采用分布式结构，本系统是以数字视频服务器与网络高速球为中心，新增点直接通过网络高速球用光纤接入到中控室。原有摄像机视频信号通过视频电缆直接接入硬盘录像机。同时，通过网络接口实现本地局域网和远程监控中心的远程网络传输。系统拓扑图智能分析系统与硬件的衔接以及数据的流向：A模拟摄像机采集图像并以模拟信号的方式传输给编码器；B编码器将接收到的模拟信号转换为数字信息；C数字信号经过网络设备（如交换机、路由器等）在IP网络中传输；D智能分析服务器根据需要连接网络中的编码器以获取视频源；E智能分析服务器对获取的图像进行分析，并将分析结果返回给客户端；F用户对报警信息进行处理。5 系统主要功能结构及特点本项目主要使用视频智能分析系统来实现对敏感区域的智能监控，根据济南站客运组织和现有监控设备的特点，系统主要功能结构设计如下。人员密集度自动监测及报警客流统计PTZ跟踪检测5.1 主要功能结构图如下：铁路站场智能视频监控系统输入系统口令设定区域游荡人 员遗留物报警周界区域入侵报警 A、周界区域入侵报警：在监控设定区域或周界线内，对越过站台黄线、入侵线路的行为发出报警,提示工作人员。防止旅客侵入站台安全线，及误入线路，并能防止反向扒车。B、人员密集度自动监测及报警：监控预设区域的移动客流 。实时显示拥挤程度百分比，如果数值超过预设值，即发出报警。C、设定区域游荡人员、遗留物报警：在监控预设区域内可跟据实际环境情况设定游荡人员、遗留物品的遗留时间作出警报。D、客流统计监控预设区域的移动客流，并实时统计进入候车厅的人数。E、PTZ跟踪检测5.2 主要技术特点A、多功能多防区。可以在同一场景同一防区中设置多项功能，也可以在同一场景中设置多个防区并设置多种分析功能；B、检测精度高，误报率低。通过设置过滤器、人体模版、NAMS（误报警最小化系统）的各种参数，或者运用这三种手段的组合，实现最小的误报率。C、人性化的操作界面。系统基于WINDOWS开发，具有良好的GUI（图形用户界面），支持中文界面，新手很容易上手。D、支持在视频智能分析系统中进行PTZ控制，设置摄像机的预置位，轻松实现摄像机镜头角度的切换。E、支持任务计划，在不同时刻设置不同的任务，在每个任务中使用不同的参数，实现不同时刻（如白天和晚上）的自动切换。F、LED报警内容显示。当有报警信息时，能迅速将报警信息输出到LED屏幕上，使用LED屏幕实时显示报警地点、时间和报警内容，可以方便地将LED屏幕放置在需要查看报警信息的地方（如下图）。本系统具有友好的操作界面，能支持中、英、法等语言界面，新用户可以很快熟悉操作流程。同一个显示屏可同时监控最多25路摄像头，用户可根据拥有的摄像头数量选择4、9、16、25路显示模式。6 系统主要技术性能指标6.1系统设备选型原则：A、能够在恶劣环境下长期稳定工作，并能消除内部、外部各种干扰信号带来的不良影响，具有足够的过载保护能力，易管理、易安装、易检测、易维护，并具有技术的先进性；B、设备部件均为标准化、模块化设计，具有良好的替代性；C、设备安装、维护均采用接插件方式，维护简便；D、系统软件的操作界面简洁直观，符合习惯思维方式；E、选用的全部设备均符合在中国大陆环境条件下的使用要求；视频系统信号均为PAL制式，每秒25帧；F、该系统所选设备均符合国际公认的安全标准（如UL，CSA，CE，IEC，BS，JIS等）和FCC，BS等技术标准。6.2主要性能技术指标：A、识别分析目标大小：入侵、滞留检测最小识别告警目标分辨率不小于1010像素，逆行检测时应能检测到不小于显示画面1%的运动目标；B、灰度要求：入侵、滞留检测应能分析识别其灰度值与背景灰度值之差大于50灰度级的目标；C、误报指标：在画面抖动不超过10个像素值、目标大小满足分析识别要求时，室内环境0.1次/每路每天，室内环境0.2次/每路每天。D、漏报指标：入侵、滞留检测：在画面无抖动，目标灰度值与背景灰度值之差不小于50灰度级，目标占画面大小不小于1%条件下，漏报率小于1%。逆行检测：室内环境1%，室外环境5%。7 研究过程及结论7.1研究过程2009年年初，课题组对该项目进行了总体技术方案设计和可行性论证，接着在全局范围内对主要客运站、车站货场视频监控设备使用情况进行了技术摸底，写出了调研报告。组织相关技术人员召开了多次项目技术实施方案研讨会，根据现场实际情况和需求，以及路局相关职