基本信息
- 項目名稱：
- 電子哨兵系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 為滿足海岸線安防，以及水資源環(huán)境保護等對水域環(huán)境的智能監(jiān)控的需求，本研究小組結(jié)合圖像工程、網(wǎng)絡(luò)通訊、嵌入式應(yīng)用等技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了一個包括檢測、報警、存儲、查詢、資源共享等功能的水上目標智能監(jiān)控系統(tǒng)。本作品設(shè)計了一個水上夜間監(jiān)控的仿真實體模型，并在其上進行了測試實驗，較好的解決了水面波紋以及夜間低照度噪聲等干擾對智能檢測的影響，實現(xiàn)了對夜間水上目標的檢測與行為分析，使本作品有較強的實用推廣價值。
- 詳細介紹：
- 隨著人們安防意識的提高以及視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，并朝著智能化，網(wǎng)絡(luò)化，與嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合的趨勢發(fā)展。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IVS）有效克服傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)依賴人力監(jiān)控造成的高成本、低效率、漏報率高等不足，成為當今視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢。 然而，由于水上和夜間環(huán)境的強干擾及目標信號微弱的原因，目前，針對這兩種環(huán)境而開發(fā)的智能監(jiān)控系統(tǒng)尚不完善。本研究小組在對國內(nèi)外IVS系統(tǒng)的發(fā)展進行深入的調(diào)研后，確定了本作品的基本構(gòu)思：結(jié)合圖像工程學(xué)、網(wǎng)絡(luò)通訊、嵌入式應(yīng)用等技術(shù)，著重對水上、夜間兩種復(fù)雜環(huán)境下的目標檢測進行深入的研究，致力于開發(fā)智能化、網(wǎng)絡(luò)化并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 同時，設(shè)計一個夜間水上環(huán)境下的智能監(jiān)控系統(tǒng)的實體模型，模擬現(xiàn)實場景驗證所實現(xiàn)方法的有效性。 本系統(tǒng)實現(xiàn)了以下六個具有特色和技術(shù)優(yōu)勢的功能。 1）DSP嵌入式系統(tǒng)與PC機相結(jié)合，彌補了單獨使用嵌入式系統(tǒng)或服務(wù)器的不足，能夠迅速完成多種視頻分析工作。 2）較好的解決了視頻監(jiān)控領(lǐng)域中復(fù)雜環(huán)境下的運動目標檢測這一難點，克服夜間視頻信號弱、水面波動反光強等不良干擾，能較準確提取出運動目標相關(guān)信息。 3）實現(xiàn)了越過警戒線和闖入警戒區(qū)等違章行為的智能識別。 4）采用基于事件驅(qū)動的關(guān)鍵幀提取技術(shù)，生成視頻摘要。在需要回放視頻時，能夠通過視頻摘要對關(guān)心事件快速定位，方便視頻的檢索與回放。 5）能夠及時對突發(fā)異常事件進行語音、無線和短信報警，并提供語音、振動、蜂鳴、文字等多種報警模式，滿足不同用戶在各種場合下的使用。 6）在其他部門需要監(jiān)控資料時，能夠在獲得主機授權(quán)的情況下，通過搭建的網(wǎng)絡(luò)獲得需要的相關(guān)資源。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計目的 本作品旨在設(shè)計一個小型智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IVS）的實體模型，模擬哨兵的警惕性，對包含水面環(huán)境的區(qū)域進行24小時實時監(jiān)控。本作品結(jié)合安防監(jiān)管的需要，擴大IVS系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，重點對水面、夜間等復(fù)雜環(huán)境進行有效監(jiān)控，做到對現(xiàn)有智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域的補充。 基本思路 利用具有紅外夜視功能的攝像頭、嵌入式DSP芯片以及計算機，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。攝像頭將采集到視頻信息傳輸給DSP進行運動目標檢測，然后將目標的位置、運動狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息實時通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC機服務(wù)器進行智能分析判斷，若分析出目標的異常行為，則及時觸發(fā)多種報警裝置，并生成關(guān)鍵視頻摘要以提高后期檢索視頻的效率。同時，錄制的視頻及分析日志，可以通過搭建的服務(wù)器在各個需要的部門間共享。 創(chuàng)新點 1）基于DSP的目標檢測方法 2）目標行為分析判斷方法 3）基于事件驅(qū)動的視頻摘要生成方法 4）異常事件發(fā)生的報警方法 5）服務(wù)器管理方法 主要技術(shù)指標 1）復(fù)雜的水上，及夜視環(huán)境下運動目標的準確檢測，以及目標異常行為的準確判斷。 2）包括白天、夜間、陸地及水面各種環(huán)境下的目標檢測及不同環(huán)境的靈活切換； 3）基于事件驅(qū)動的視頻摘要的準確生成，能夠根據(jù)事件進行視頻檢索和回放。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性 1）運動目標檢測與行為分析方法 本系統(tǒng)對于背景變化無規(guī)律，干擾因素復(fù)雜的水面監(jiān)控環(huán)境，我們有效克服了動態(tài)背景不易建模的難點，能準確迅速的提取出運動目標并進行有效分析。 2）嵌入式系統(tǒng)與服務(wù)器結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本作品采用嵌入式系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的信息管理與傳輸。 3）基于事件驅(qū)動的視頻摘要生成方法 本作品按照事件產(chǎn)生的起始與結(jié)束定義為一段獨立的事件，并以事件的關(guān)鍵幀生成視頻摘要。 先進性 1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先進性 嵌入式DSP芯片與PC機相結(jié)合，有效地彌補了二者單獨使用時的缺陷，做到了信息處理更迅速、系統(tǒng)工作更穩(wěn)定，可完成復(fù)雜的視頻分析工作。 2）適應(yīng)復(fù)雜監(jiān)控場合的先進性 本系統(tǒng)不僅能在常規(guī)環(huán)境下準確檢測出運動目標，還可對水面及夜間等復(fù)雜環(huán)境中的運動目標做出有效檢測，實現(xiàn)了對多種環(huán)境的有效監(jiān)控，擴大了智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍。 3）目標異常行為分析的先進性 本系統(tǒng)實現(xiàn)了多種目標異常行為的自動分析，并可依用戶的需要及時報警。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年5月，獲西安理工大學(xué)國防生科技項目一等資助。 2010年11月，獲西安理工大學(xué)自動化與信息工程學(xué)院，第十九屆“理奧杯”科技節(jié) 硬件類 特等獎。 2010年11月，獲西安理工大學(xué)，第十九屆大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，一等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 系統(tǒng)整體技術(shù)或部分核心技術(shù)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 實物，模型 ，現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明 系統(tǒng)所包含的硬件設(shè)備主要包括：紅外夜視攝像頭、嵌入式DSP處理器、PC機、報警手持終端用視頻線將DSP和攝像頭連接，然后通過網(wǎng)線將DSP和PC機連接起來。用戶通過PC機終端軟件操作系統(tǒng)。 推廣前景 本系統(tǒng)特有的針對水面和夜間環(huán)境下的監(jiān)控功能，有著廣泛的推廣應(yīng)用前景?？梢暂o助多領(lǐng)域的安全監(jiān)控，對社會的安防具有積極作用。可以協(xié)助航道交通、港口碼頭的監(jiān)控管理，保證水上交通更規(guī)范化，監(jiān)管信息化、智能化。同時，本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于對水源地、濕地、湖泊、海洋的監(jiān)控，保護濕地環(huán)境不被破壞，防止非法采砂、過度捕撈等行為，保證水上生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測 目前市場上還沒有針對水上環(huán)境的智能監(jiān)控產(chǎn)品，然而隨著水上交通的發(fā)展，水資源保護的日益迫切，對智能監(jiān)控系統(tǒng)的需求也隨之增強。本作品可以在需要安全保障的領(lǐng)域均完成良好的輔助監(jiān)視功能，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。在良好的推廣前景下，電子哨兵系統(tǒng)將會從多個方面帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，蘊藏著巨大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 我國從世紀初才開始介入智能視頻監(jiān)控的研究，研究的領(lǐng)域主要集中于智能樓宇安防、交通管制等無人值守監(jiān)控技術(shù)。全國智能視覺監(jiān)控學(xué)術(shù)會議從2002年成功舉辦第一屆以來已經(jīng)成功召開了兩次，會議由國家自然科學(xué)基金委員會、國家計劃計算機軟硬件技術(shù)組、中國自動化學(xué)會、中國科學(xué)院自動化研究所舉辦。該會議不僅為國內(nèi)的研究人員提供了一個良好的交流平臺并且不斷推動著國內(nèi)智能視頻監(jiān)控技術(shù)的研究與發(fā)展。 目前國內(nèi)從事智能視頻監(jiān)控的研究單位主要有中國科學(xué)院自動化所、清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、吉林大學(xué)、國防科技大學(xué)等。其中清華大學(xué)數(shù)字視頻與智能監(jiān)控實驗室正在進行基于圖像處理的遠程身份鑒別系統(tǒng)的研制與開發(fā)，浙江大學(xué)信電系智能交通研發(fā)中心致力于智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的研究工作。 美國Vidient公司推出了SmartCatch系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點是通過使用先進的機器學(xué)習(xí)、多物體跟蹤和行為推理技術(shù)，能夠提供包括周邊入侵、人群密度、滯留物品等十余種事件的準確監(jiān)測。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于機場安防監(jiān)控，如美國舊金山國際機場、美國圣地亞哥國際機場、德國法蘭克福國際機場、美國交通安全管理局等。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)SmartCatch榮獲美國2005年Frost&Sullivan產(chǎn)品創(chuàng)新大獎。 法國VisioWave公司提供的VisioWave視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了具備一定的運動監(jiān)測技術(shù)之外，高效的視頻壓縮、智能化地利用網(wǎng)絡(luò)和靈活的存儲歸檔機制也是這一系統(tǒng)的特色。VisioWave先后贏得巴黎、紐約、倫敦三大地鐵的智能視頻安防項目，其中紐約地鐵項目攝像頭的數(shù)量達到了驚人的25000多個。 本作品作為重點針對水上環(huán)境及夜間目標的監(jiān)測系統(tǒng)，適用于包括海岸線、濕地湖泊、水源地等近水區(qū)域監(jiān)控的系統(tǒng)，在夜視環(huán)境下的底信噪比目標檢測方法，以及水上的水波紋等強干擾環(huán)境下的目標檢測與行為分析具有明顯的特色。
