物联网典型应用-第2章-智能安防监控

第2章智能安防监控安防系统的相关基础知识基于物联网的智能安防系统的设计与实施智能安防系统的典型应用智能视频分析新技术学习要点目录2.4.智能安防系统的发展趋势2.3.智能安防系统典型应用2.2.智能安防监控系统架构及技术2.1.智能安防系统概述目录2.4.智能安防系统的发展趋势2.3.智能安防系统典型应用2.2.智能安防监控系统架构及技术2.1.智能安防系统概述2.1.智能安防系统概述安防系统，核心为基于视觉进行物体和场景感知的监控系统。安防系统步入高清化、智能化阶段。2.1.智能安防系统概述2.1.1安全防范系统2.1.2安防系统发展现状2.1.3智能安防监控系统2.1.4大数据下的智能安防系统2.1.5国内外技术及行业发展状况2.1.智能安防系统概述安全防范系统securityandprotectionsystem（SPS）典型的安防应用系统由防盗报警探测器、采集模块、报警器、视频监控中心、门禁控制、管理软件等子系统构成，其中的视频监控中心子系统凭着直观方便、省时省力的优点在整个安防系统中占据着重要的、无法舍弃的位置。视频远程监控有助于进行图像分析，判断目标行为，得出对图像内容含义的理解以及对客观场景的解释，从而指导和规划下一步的行动。2.1.智能安防系统概述安防系统发展现状–八十年代：第一代模拟监控系统，以模拟设备为主的闭路电视监控系统。–九十年代中期：第二代数字化视频监控系统，基于PC机的多媒体主控台系统。–二十一世纪初：第三代远程视频监控系统，数字化系统，基于标准的TCP／IP协议，能够通过局域网／无线网／互联网传输。–2010年以来：以规模庞大、覆盖面广、多层次管理与高清晰监控为特征，提出了一种基于光纤网络的全数字网络监控技术。2.1.智能安防系统概述图2.1高清和标清画面对比2.1.智能安防系统概述视频监控系统与设备受到固有因素的限制：–（1）人类自身的弱点。–（2）监控时间。–（3）误报和漏报。–（4）数据分析困难。2.1.智能安防系统概述智能安防监控是计算机视觉领域中近几年来新兴起的一个应用方向。利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解，并对视频监控系统进行控制，从而提高视频监控系统智能化水平。智能视频监控中的核心技术包括：背景分析、对象提取、对象描述、对象跟踪、对象识别和对象行为分析。2.1.智能安防系统概述智能安防系统的优势：（1）全天候可靠监控。（2）提高报警精确度。（3）提高响应速度。（4）扩展视频资源的用途。2.1.智能安防系统概述大数据下的智能安防系统大数据简单直观的解释就是指海量的数据，其特征可以由4V来表述：规模（volume）、速度（velocity）、类型多（variety）、价值密度低（veracity）。安防系统大数据是安防信息化发展到现阶段的一种特征，核心技术主要包括大规模并行处理(MPP)数据库和分布式文件系统。智能安防系统是大数据与物联网相结合的典型应用，物联网技术的普及应用使安防从简单的安全防护系统向城市综合化体系演变，智能安防行业需求已从大面积监控布点转变为注重视频智能预警、分析和实战，迫切需要利用大数据技术从海量的视频数据中进行规律预测、情境分析、串并侦查、时空分析等。2.1.智能安防系统概述与传统的互联网相比较，在物联网中，对大数据技术具有更高的要求：（1）物联网中的数据量更大，具有节点海量性；（2）物联网节点的数据生成频率远高于互联网；（3）物联网中的数据速率更高；（4）物联网对数据真实性的要求更高。2.1.智能安防系统概述国内外技术及行业发展状况–利用计算机视觉和图像处理的方法对图像序列进行运动检测、运动目标分类、运动目标跟踪以及对监视场景中目标行为的理解与描述。国内外相关系统研究–美国：视频监视与监控系统VSAM–英国：对车辆和行人的跟踪及其交互作用识别的相关研究–中国：交通场景的视觉监控，人的运动视觉监控目录2.4.智能安防系统的发展趋势2.3.智能安防系统典型应用2.2.智能安防监控系统架构及技术2.1.智能安防系统概述2.2智能安防监控系统架构及技术系统总体架构，主要分为三个部分：前端采集子系统、安防判决子系统，监控显示与警情管理子系统。图2.2智能安防系统架构图2.2智能安防监控系统架构及技术一种基于多信息源的智能安防监控系统的设计方案–系统设计目标：（1）布控多个信息源进行安防信息的采集，用以提高系统的安防探测性能，将监控死角减少到最小，降低误报与漏报率；（2）多个信息源之间相互独立，当其中一个或一些冗余信息源出现故障后，系统仍能正常工作，使系统具有较高的健壮性与可靠性；（3）系统具有较好的扩展性，依据设定的通信协议，可以兼容更多信息源，而不用进行大面积系统改动；（4）基于安防联动与分级的判决机制，使系统更加智能，能够将多信息源的信息分析后得到统一的警情事件，方便用户理解与查询。2.2智能安防监控系统架构及技术前端采集子系统前端采集子系统将视频、红外与RFID三种安防设备作为信息源进行设计。–视频运动目标分析模块：运用视频运动目标检测、识别、跟踪技术，对获取的实时视频进行移动侦测，当在移动侦测设定区域发现非法运动目标即将警情信息提交给警情判决子系统。–红外入侵检测模块：在围墙，门窗等周界区域设置红外对射装置，实时侦测是否有非法遮挡红外射线，如果发现遮挡情况即将警情信息提交给警情判决子系统。2.2智能安防监控系统架构及技术–RFID物资管理模块：对系统部署小区范围内贵重物资植入RFID无源标签，并在建筑物出入口架设RFID读写器设备，实时侦测是否有非法出入的物资信息，则将其提交给安防判决系统。–RFID中间件：将RFID读写器的信号，转换为门禁、进入、离开等事件模型；针对标签在读写器附件停留的情况，只发送一次信息。–红外入侵检测：使用报警主机，并采用协定协议进行通信，将周界围墙中探测到的遮挡转换为警情消息传送给警情判决子系统进行报警。2.2智能安防监控系统架构及技术视频运行目标监控结构–智能视频技术主要的两种架构方式图2.3基于后端服务器方式2.2智能安防监控系统架构及技术图2.4基于智能相机的DSP方式和基于数字存储的DSP方式2.2智能安防监控系统架构及技术视频监控相关技术–1）模拟视频监控系统–2）数字视频监控系统•①数字监控录像系统•②嵌入式视频Web服务器为核心的视频监控系统2.2智能安防监控系统架构及技术信息传输技术：–a无线传输技术•将数据转换成无线电信号，经过放大处理后，通过专用发射设备，将信号发射出去，最终达到接收方。实现数据无线传输，需要经过数字频率调制和信号发射两个重要环节。–b有线传输技术•利用电线、电缆、光缆等硬件设备将传感器采集到数据传输给服务器进行下一步处理操作。2.2智能安防监控系统架构及技术视频运动目标监控设计视频分析技术通过将摄像机场景中背景环境和前景目标的位置、形状、尺寸、类型、轨迹等分离，进而进行事件分析并判断场景的各种状况。图2.5视频分析原理图2.2智能安防监控系统架构及技术图2.6智能视频分析流程图2.2智能安防监控系统架构及技术流量统计图2.7流量统计2.2智能安防监控系统架构及技术区域检测图2.8区域检测2.2智能安防监控系统架构及技术滞留检测图2.9滞留检测2.2智能安防监控系统架构及技术人体行为检测图2.10偷窃行为监控图2.11人员聚集检测2.2智能安防监控系统架构及技术火灾预警图2.12火焰检测2.2智能安防监控系统架构及技术RFID物资管理–RFID物资管理通过建立一个RFID子系统，将读写器探测到的RFID标签信息实时传递给RFID中间件，中间件经过分析过滤处理后形成安防消息，上报给安防采集子系统，安防采集子系统经过信息处理后将警情消息发送给安防判决系统，安防判决系统根据设定好的逻辑规则形成安防事件，显示给监控显示系统进行显示。图2.13RFID模块设计图2.2智能安防监控系统架构及技术红外入侵检测–由红外探测器和报警主机两部分组成。–报警主机是红外入侵检测模块的核心，其接收红外探测器发来的报警信号的同时进行及时的消息转发。–依据红外探测的原理可分为主动式红外探测器和被动式红外探测器。2.2智能安防监控系统架构及技术安防判决系统–系统的核心组件，该系统从前端采集子系统获取安防消息，依据设定的规则对消息过滤处理后产生安防事件，通过消息转发模块将安防事件转发给监控显示与安防管理系统。图2.14信息处理模块设计图2.2智能安防监控系统架构及技术监控显示与安防管理系统–监控显示与警情管理系统采用三维地理模型平台作为显示端的界面，提供视频实时浏览，警情显示，取消、标记等控制，事后警情检索与录像回放等功能。图2.15监控系统与警情管理系统功能框图2.2智能安防监控系统架构及技术智能安防系统部署应用–智能安防系统的部署的设计依据并参照执行国家行业各类标准系统部署方案–应用案例：某科研单位所在小区的环境为：一栋两层小楼，带有一个40平方米左右的院子，大门为2.5米宽，在大门附近有3米长的铁栅栏围城的围墙。2.2智能安防监控系统架构及技术1）警情采集系统的部署–在小区室外架设8台红外摄像头，并使用运动目标分析对其进行非法入侵的警情采集。–在小区室内架设4台室内摄像头，不做运动目标分析，只做监控显示所用。–在小区的周界围墙架设两对红外报警探测器，进入非法翻墙入侵检测，红外探测器通过导线连接至室内的报警主机。–在小区大门口及小楼的门口处分别架设两台RFID读写器，实时探测是否有贴有非法标签的物品出现，若出现非法标签，则将数据通过网络传输给RFID中间件服务器进行分析。2.2智能安防监控系统架构及技术2）安防判决系统的部署–在室内部署一台普通PC机运行安防判决系统，并通过局域网连入智能安防监控系统。3）监控显示与警情管理系统的部署–在室内部署一台图形工作站作为监控显示与警情管理子系统的硬件平台，并通过视频线将系统显示在两台液晶显示器上，一台为三维地理模型平台，一台为九宫格平台。2.2智能安防监控系统架构及技术系统的网络拓扑配置图2.16系统网络拓扑图2.2智能安防监控系统架构及技术系统功能应用示例图2.17客户端界面报警效果图2.2智能安防监控系统架构及技术系统功能应用示例图2.18客户端界面监控目录2.4.智能安防系统的发展趋势2.3.智能安防系统典型应用2.2.智能安防监控系统架构及技术2.1.智能安防系统概述2.3智能安防系统典型应用ATM智能视频监控：为ATM应用提供更智能的监控、更高效的报警和更安全的保障。图2.20ATM智能视频监控系统功能2.3智能安防系统典型应用公共场所多目标智能跟踪：能够全自动实时视频监控：实时监视、分析并解释视频，当特定的威胁安全的行为被检测到后，系统会自动相应的安全车辆或人员进行报警。图2.21多目标智能车辆跟踪系统2.3智能安防系统典型应用智能家居安防系统：环境监测子系统；智能门禁子系统；报警子系统。图2.22智能家居安防系统部署图2.3智能安防系统典型应用森林防火智能视频监控：以数字化、网络化视频监控为基础，是一种更高端的视频监控智能化的应用。图2.23森林防火智能视频监控系统目录2.4.智能安防系统的发展趋势2.3.智能安防系统典型应用2.2.智能安防监控系统架构及技术2.1.智能安防系统概述2.4智能安防系统的发展趋势在智能安防系统基本需求得到满足的情况下，智能视频新技术集中向着几个方向发展：–（1）提升视觉感官体验的技术，包括图像防抖动、图像增强等视频预处理技术；–（2）提升分析准确率的技术，主要是双目识别技术；–（3）改善系统应用性的技术，包括多球机联动跟踪等；–（4）面向事后分析的技术，包括图像复原、图像浓缩检索等技术。2.4智能安防系统的发展趋势图像增强技术–突出原有图像中需要重点观测的内容，抑制非重点观测内容，通过对像素的灰度值运算处理生成一幅新的图像，以改善视觉效果。–关键技术问题包括：对不同自适应不同时刻、不同程度的干扰因素；自适应