慧视智能监狱视频分析系统.doc

宁波慧视科技有限公司智能监狱视频分析系统主动式监控防护系统宁波慧视科技有限公司2014/5/24目 录一、项目背景及技术概述31.1 项目背景31.2 智能视频分析技术概述4二、智能分析在监狱中的应用62.1慧视智能监狱视频分析系统62.2 慧视智能视频分析系统在监狱中的应用72.2.1单、双向越线检测92.2.2警戒区域检测（进入、离开、出现）92.2.3滞留检测102.2.4起身检测102.2.5限高检测112.2.6值班脱岗、睡觉检测112.2.7聚集、检测122.2.8打斗检测122.2.9 摄像机异常检测132.3 慧视智能视频分析系统的优势132.4 系统架构14三、慧视智能视频分析系统详述163.1 慧视管理系统主界面163.2 规则设置173.3 画面预览173.4 报警管理功能183.5 报警日志查询19四、产品参数20五、智能视频分析系统特点22一、 项目背景及技术概述1.1 项目背景监狱是关押、改造犯人的场所，是重要的国家机器之一。监狱的安全防范工作关系着社会的稳定、国家的安宁。特别是在“构建和谐社会”的大环境下，构建好监狱的安全防范体系就显得格外重要。因此，在公安、司法部门，针对监所管理工作上，“向科技要警力”已经成为一种趋势。视频监控是整个监狱安防系统的基础，它既保证了在押人员的所有活动都在监所值班干警的视线范围之内，同时又保证了出现事故后有视频录像文件可供事后查证。因此，监狱视频监控系统是提高监狱安防、技防水平的重要工具，它对于监督犯人的改造、防范监狱内突发事件的发生都起到了不可替代的作用。但目前基本上所有的视频监控系统都需要人实时去监视。由于连续监视会导致人很容易疲劳，导致整套系统存在一些缺陷。主要表现在： 人类自身的弱点：有时无法察觉安全威胁，注意能力不可持久。监控时间：视频监控系统在大部分情况下，视频源的视频画面并没有被安全人员看到，很可能在这些时间内就有值得注意的异常现象出现。人不可能24小时不间断的盯着监视器，研究表明，人连续监视某个画面22分钟以后，会丢失90%以上的画面信息。数据分析困难：传统视频监控系统缺乏智能因素，需要24小时完整的录像，占用大量磁盘存储空间，而且录像数据无法被有效的分类存储，最多只能打上时间标签，数据分析工作变得非常耗时，很难获得全部的相关信息。被动监控：目前的监控系统大部分情况下都仅起到一个“录像”的工作，即将一段时间内的视频源使用DVR录制下来，异常情况甚至于突发事故已经发生之后，再进行事后的查验，但此时损失和影响已经造成，无法挽回，完全是一种“亡羊补牢”式的“被动监控”。1.2 智能视频分析技术概述鉴于以上问题，以及提升整套视频监控系统的安全效应，实现视频图像的智能自动分析显得日益重要，它是视频监控的发展趋势。我们慧视公司长期致力于图像处理及图像识别领域，针对铁路和其他行业的安全需要，研发了视频智能分析系统， 该产品具有多种功能，能自动监测越界、入侵、可疑人员徘徊、可疑物品遗失、物品看护等行为。系统摆脱传统的“被动监控”，能够自动的对视频内容进行分析、报警自动上传，分类检索。防范威胁检测目标、捕捉轨迹 报警、录像、追踪有效分类存储智能视频分析技术定义：源自计算机视觉技术，利用智能分析算法对视频内容进行运算和分析，它的核心技术是对视频内容的行为进行识别和分析，以提取视频场景中发生的一些特定的事件或监控目标的特定行为。 视频分析方法主要有两类：一类是背景减除方法。是利用当前图象和背景图象的差分（SAD）来检测出运动区域的一种方法。可以提供比较完整的运动目标特征数据。精确度和灵敏度比较高，具有良好的性能表现。背景的建模是背景减除法的技术关键。一般采用在系统设置时期设置系统自适应学习时间来建模，根据背景实际 “热闹程度” 选取35分钟的学习时间。一般系统建模完成后，随着时间的变化，背景会有一些改变，系统具有“背景维护”能力，即可以将一些后来融入背景的图象，如云等自动加为背景。另一类是时间差分方法，是高级的VMD,又称相邻贞差法，就是利用视频图象特征，从连续得到的视频流中提取所需要的动态目标信息。实质就是利用相邻帧图象相减来提取前景目标移动的信息。此方法不能完全提取所有相关特征象素点，在运动实体内部可能产生空洞，智能检测出目标的边缘。：智能视频分析原理及过程：智能视频分析技术，是通过对视频信号进行处理、分析及内容理解，提取视野范围内运动个体的运动特征，通过将运动特征与一定预设规则的比较，让计算机自动“理解”视频内容，当发现满足一定规则条件的“行为”时实现智能化自动报警。智能视频分析是利用计算机视觉技术，对画面进行分析、处理、应用的过程、包含如下过程： 背景学习过程：自动学习监视场景的背景情况 目标提取跟踪程：提取跟踪前景变化目标，检测并分析目标的活动 视频分析判断过程：根据规则追踪目标的活动判断是否违反预定义规则 加载预处理过程：加载用户的预定义规则 触发报警过程：确定目标活动违反规则，根据预定义传输报警的指定的用户智能视频分析主要目的：1、化“被动监控”为主动监控事前预警；2、计算机代替人工完成实时监视任务事中处理；3、在海量视频数据中快速搜索目标/事件事后取证。二、 智能分析在监狱中的应用2.1慧视智能监狱视频分析系统慧视智能视频分析系统是以软件的形式实现智能视频分析功能，拥有自主的软件知识产权，可满足各行业的需要，也满足各厂家设备的接入，同时可以与各种监控平台进行二次对接。传统报警设备的误报多漏报多操作复杂不直观已经成为行业共识，且传统的视频监控系统数量庞大画面单一，工作人员很难从视频中发现问题，往往更多用于事后取证，智能图像分析通过图像中目标的识别和规则运用来进行预警，报警速度快且精确度高，可辅助工作人员从繁琐重复的工作中解放出来，真正体现科技为人服务的理念。 能够看 能够想 能够说2.2 慧视智能视频分析系统在监狱中的应用慧视智能监狱视频分析系统很大程度的提升整个监狱的安保系统，对可疑的危险事件进行主动报警，提前预警，防范未然。监狱智能视频分析系统应满足如下需求：围墙周界：在监狱围墙内侧或外侧一米到三米处，24小时实时监控，只要有人进入防区或者是遗留物品，马上报警；监 舍：监舍是监控的重点，24小时实时监控，一旦有发生打架斗殴、在夜间（或者规定时间）随意离开自己的床位或聚众，系统即报警，监控中心管理人员可以给予关注以防止事态不可控制；出入口： 24小时实时监控，在没有得到授权或者允许的情况下靠近出入口或者在出入口附近遗留物品时，系统即报警；哨 位：系统识别哨位可疑人员进入、哨兵倒地、脱岗等异常现象并告警；放风区： 如果犯人聚集超过了正常情况，系统即报警，有打斗行为报警，同时我们的系统可以帮助管理人员了解关注区域确切的人数；武器库、财务室：在非规定时间内有人进入武器库或财务室等高安全级别区域，系统自动报警；其它区域：其它重要区域，若在夜间或非规定时间段有人出现或滞留等，系统触发报警。 序号应用区域功能描述1周界围墙单双向警戒线检测设置虚拟绊线，可选择方向，检测目标跨线区域检测设置虚拟区域，检测目标进入或离开区域、出现滞留检测设置虚拟区域，检测目标在区域内滞留，可设置滞留时间遗留物检测设置虚拟区域，检测目标在区域内可疑遗留物2监舍限高检测防止自杀等，发现有人活动超过限定高度报警起身检测在夜间发现有人在休息时间内起身走动检测打斗检测侦测是否有打斗行为3禁闭室起身检测防止自杀等，发现有人活动超过限定高度报警限高检测在夜间发现有人在休息时间内起身走动检测4值岗区私自脱岗检测检测值守人员私自离岗超时未巡逻检测检测值守人员睡觉、或长时间未巡逻报警5放风区、活动室聚集检测设置虚拟区域，当区域内人数超过一定密度时报警打斗检测设置虚拟区域，发现区域内有打斗行为报警8武器库、财务室入侵检测在夜间或非规定时间内有人进入检测9其它区域入侵检测其它区域非规定时间人员进入检测滞留检测其它区域非规定时间人员滞留检测2.2.1单、双向越线检测在接入系统的摄像机画面上画虚拟警戒线，可以设置线的方向（如向左、右、双向），系统布防后，视频分析系统不停的对布防区域进行分析，一旦有人穿越绊线。系统立即主动告警，语音提醒监控人员注意可疑事件，并可实现报警联动。该功能可疑应用的围墙区域、武器库、财务室、其它非规定时间不允许进入区域。 2.2.2警戒区域检测（进入、离开、出现）在接入系统的摄像机画面上画虚拟警戒区域，可以选择区域进入、离开、出现，系统自动不停的对布防区域进行分析，一旦有人进入区域。系统立即主动告警，语音提醒监控人员注意现场情况，并可实现报警联动。该功能可以应用的围墙区域、武器库、财务室、其它非规定时间不允许进入区域。 2.2.3滞留检测发现有人在围墙附近、其它禁区内滞留，系统发出报警。 2.2.4起身检测在夜间，值班人员一般比较困乏，通过智能视频分析在监舍、禁闭室等区域，检测到有犯人起身，系统给予报警，语音提醒值班人员注意现场情况。 2.2.5限高检测在监舍、禁闭室、厕所、活动区等，系统可设置一条限高线，一旦检测到犯人活动超过此线，系统立刻报警，语音提醒安保人员注意现场情况。 2.2.6值班脱岗、睡觉检测在执勤区域擅自脱岗，或者睡觉，或者超时未巡逻，系统发出报警，并记录报警时刻图片和录像。该功能主要应用在岗位、值班室、巡逻点。 值班睡觉 巡逻脱岗 哨兵离岗2.2.7聚集、检测人群聚集检测能通过采集的摄像机视频信号，在视频画面上设置虚拟的检测区域，运用智能视频分析技术分析画面中的活体移动目标，并统计计算设定区域内的目标数量和密度，当数量值超过预设的阈值时自动产生报警信息，提示监控人员采取针对性的措施。此功能的应用效果如下：2.2.8打斗检测在监舍、放风区、活动室等，若发现有犯人打斗行为，系统立刻报警，并提醒监控人员立即处理。 2.2.9 摄像机异常检测可以对接入系统的所有摄像机进行摄像机异常检测，如摄像机被遮挡、损坏、出现雪花等。 2.3 慧视智能视频分析系统的优势双重建模算法 系统采用慧视独特的双重建模方法，即前景和背景分别建模，市场上其它产品仅仅是背景建模，算法稳定性和精确性不够。背景建模速度快设备通电开启后，系统很快在几帧内开始模型，进入背景建模自学习阶段，这个过程很快就趋于平稳了，平稳之后对光照等环境变化就都不会被当作目标了。帧帧建模且自适应性强算法帧帧建模，不同于市场上的好几帧建模或有变化时建模，更换场景的时候可以很快适应，能够保证全天24小时不间断监测。抑制干扰能力强对于树叶的随风晃动抑制效果非常好，而且环境中光线的明暗变化，录像机的噪点干扰，录像机偶尔的自动对焦干扰等均得到了很好的抑制。对于大雨的干扰、雨中大范围摆动的树枝和地面积水的涟漪等的干扰都有很好的抑制能力。前景提取精确可以同时检测和跟踪任意多个运动目标，精确提取出目标前景信息，可以适应运动目标的多种运动状态，如急速、慢速、中途停顿、折返等。可以过滤小动物干扰。2.4 系统架构基于视频分析技术的智能化监控报警系统，综合有效地从网络集中接收前端网络设备（如DVR、NVR、IPC等），并且本设计方案不破坏现有的普通视频监控系统，与现有的视频监控系统进行无缝衔接，慧视智能视频分析系统追加到现有的监控系统中，接受并分析前端视频信号，将报警信息通过网络发送到中心的管理平台，实时观看现场的报警画面，同时也可输出开关信号与其他设备联动，有效提高系统的安全等级。 系统结构图如下：应用一：模拟半球、枪机、球机等接入到硬盘录像机、网络视频服务器等，智能视频分析软件通过网络从硬盘录像机等接收图像数据进行显示（目前支持海康、大华、汉邦硬盘录像机及网络摄像机，其它厂家需提供SDK集成），同时进行分析报警，并可报警联动；应用二：智能视频分析软件直接通过网络从网络半球、网络摄像机、高清球等网络摄像机获取图像并进行智能分析模拟相机加上智能分析仪进行图象分析；应用三：智能视频分析软件可以通过网络接入视频综合平台，也可将报警结果直接写入平台数据库；智能视频分析软件支持报警联动，如声光报警器、短信提醒、邮件提醒等；三、 慧视智能视频分析系统详述3.1 慧视管理系统主界面慧视视频分析系统，运行在终端计算机上，用户界面友好，操作简单，可以从前端网络设备（硬盘录像机或网络摄像机等）获取图像进行实时分析，通过网络通讯进行实时视频、报警数据的传输以及参数的设置，进行统一的监视、设置和管理。图：系统主界面 当前报警信息记录3.2 规则设置用户可以对管理系统上添加的设备通道进行功能规则设置。设备连接正常且图像显示成功后我们开始设置规则。 在“通道设置”界面上点击“新建”我们需要的功能，然后在右边图像上用鼠标直接画出规则，可以是线的形式也可以是区域的形式。 规则设置3.3 画面预览监控中心软件主界面的组成及说明，所有的操作都必须经过中心的授权，否则无效。图：画面预览1：画面分割：选择预览窗口的1/4/6/9/16/30分割。2：系统时间：显示系统的时间3：系统关闭：关闭系统、窗口最小化4：设备列表：可以是设备的分区列表，也可以是通道的分组列表。5：图像预览窗口：显示通道的图像，窗口上的状态条，显示通道名、声音状态、录像状态等。6：功能按钮：抓图、设置、本地回放、远程回放等功能键3.4 报警管理功能l 智能视频分析系统支持本地报警设备的联动，如门禁、灯光、警笛等；l 告警信息直接上传至管理中心的报警管理主机，由管理中心主机统一进行转发；l 实时显示告警地点并进行语音提示，语音提示可自录；l 接收到告警信息的监控中心除了语音提示外，还显示告警地点的画面。3.5 报警日志查询报警日志是用户查看系统设备报警信息，用户点击界面上“报警查询”即可查询。图：录像回放本地回放界面的组成及说明1：菜单栏（新系统中作为保留接口），可以不用2：播放窗口3：播放工具栏及状态栏4：录像资料搜索区四、 产品参数分析算法参数表：项目描述算法原理慧视分析算法，采用背景建模、运动目标分离、提取分析算法被检测运动目标大小最小3*3像素点，最大100*200像素点同时被检测目标数量40（可根据客户需求开放更多）同一通道支持规则数量10（可根据客户需求开放更多）占用带宽带宽占用率低抗光照影子处理采用一中高级背景图像技术处理抗水面波纹倒影处理采用一种滤波算法处理抗摄像机抖动处理采用一种视频稳像算法处理适应恶劣环境能够适应风、雪、雨、雾等恶劣环境应用层参数表：项目描述稳定性大量的客户使用证明管理软件稳定性强，占电脑CPU资源低安全性安全系数高，用户名密码登陆，内部采用数据库双重加密技术操作性简单而不失完整，简洁而不缺美观扩展性扩展性强，增加一台前端设备后只需在客户端上添加新设备设备名称修改可以对任一设备修改设备名称规则设置可通过规则设置通道规则类型参数设置可根据实际环境需要设置通道检测参数布防时间设置可根据自己需要设定布防时间段多画面显示客户端上分1/4/6/9/16/30/48多画面显示图片回放可根据设备名称、规则类型、通道号、时间段进行分类查询报警图片，并进行回播、删除等操作。录像回放