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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 電子哨兵系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 為滿足海岸線安防，以及水資源環(huán)境保護(hù)等對(duì)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)包括檢測(cè)、報(bào)警、存儲(chǔ)、查詢、資源共享等功能的水上目標(biāo)智能監(jiān)控系統(tǒng)。本作品設(shè)計(jì)了一個(gè)水上夜間監(jiān)控的仿真實(shí)體模型，并在其上進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，較好的解決了水面波紋以及夜間低照度噪聲等干擾對(duì)智能檢測(cè)的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)夜間水上目標(biāo)的檢測(cè)與行為分析，使本作品有較強(qiáng)的實(shí)用推廣價(jià)值。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著人們安防意識(shí)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(shì)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(bào)率高等不足，成為當(dāng)今視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)。 然而，由于水上和夜間環(huán)境的強(qiáng)干擾及目標(biāo)信號(hào)微弱的原因，目前，針對(duì)這兩種環(huán)境而開(kāi)發(fā)的智能監(jiān)控系統(tǒng)尚不完善。本研究小組在對(duì)國(guó)內(nèi)外IVS系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)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(duì)水上、夜間兩種復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)進(jìn)行深入的研究，致力于開(kāi)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(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)夜間水上環(huán)境下的智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)體模型，模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景驗(yàn)證所實(shí)現(xiàn)方法的有效性。 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下六個(gè)具有特色和技術(shù)優(yōu)勢(shì)的功能。 1）DSP嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)相結(jié)合，彌補(bǔ)了單獨(dú)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(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)這一難點(diǎn)，克服夜間視頻信號(hào)弱、水面波動(dòng)反光強(qiáng)等不良干擾，能較準(zhǔn)確提取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相關(guān)信息。 3）實(shí)現(xiàn)了越過(guò)警戒線和闖入警戒區(qū)等違章行為的智能識(shí)別。 4）采用基于事件驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵幀提取技術(shù)，生成視頻摘要。在需要回放視頻時(shí)，能夠通過(guò)視頻摘要對(duì)關(guān)心事件快速定位，方便視頻的檢索與回放。 5）能夠及時(shí)對(duì)突發(fā)異常事件進(jìn)行語(yǔ)音、無(wú)線和短信報(bào)警，并提供語(yǔ)音、振動(dòng)、蜂鳴、文字等多種報(bào)警模式，滿足不同用戶在各種場(chǎng)合下的使用。 6）在其他部門(mén)需要監(jiān)控資料時(shí)，能夠在獲得主機(jī)授權(quán)的情況下，通過(guò)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的 本作品旨在設(shè)計(jì)一個(gè)小型智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IVS）的實(shí)體模型，模擬哨兵的警惕性，對(duì)包含水面環(huán)境的區(qū)域進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控。本作品結(jié)合安防監(jiān)管的需要，擴(kuò)大IVS系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，重點(diǎn)對(duì)水面、夜間等復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)控，做到對(duì)現(xiàn)有智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域的補(bǔ)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(jì)算機(jī)，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(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，然后將目標(biāo)的位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC機(jī)服務(wù)器進(jìn)行智能分析判斷，若分析出目標(biāo)的異常行為，則及時(shí)觸發(fā)多種報(bào)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(shí)，錄制的視頻及分析日志，可以通過(guò)搭建的服務(wù)器在各個(gè)需要的部門(mén)間共享。 創(chuàng)新點(diǎn) 1）基于DSP的目標(biāo)檢測(cè)方法 2）目標(biāo)行為分析判斷方法 3）基于事件驅(qū)動(dòng)的視頻摘要生成方法 4）異常事件發(fā)生的報(bào)警方法 5）服務(wù)器管理方法 主要技術(shù)指標(biāo) 1）復(fù)雜的水上，及夜視環(huán)境下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確檢測(cè)，以及目標(biāo)異常行為的準(zhǔn)確判斷。 2）包括白天、夜間、陸地及水面各種環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)及不同環(huán)境的靈活切換； 3）基于事件驅(qū)動(dòng)的視頻摘要的準(zhǔn)確生成，能夠根據(jù)事件進(jìn)行視頻檢索和回放。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性 1）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與行為分析方法 本系統(tǒng)對(duì)于背景變化無(wú)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(dòng)態(tài)背景不易建模的難點(diǎn)，能準(zhǔn)確迅速的提取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并進(jìn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的信息管理與傳輸。 3）基于事件驅(qū)動(dòng)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(dú)立的事件，并以事件的關(guān)鍵幀生成視頻摘要。 先進(jìn)性 1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性 嵌入式DSP芯片與PC機(jī)相結(jié)合，有效地彌補(bǔ)了二者單獨(dú)使用時(shí)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(chǎng)合的先進(jìn)性 本系統(tǒng)不僅能在常規(guī)環(huán)境下準(zhǔn)確檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，還可對(duì)水面及夜間等復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)做出有效檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種環(huán)境的有效監(jiān)控，擴(kuò)大了智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍。 3）目標(biāo)異常行為分析的先進(jìn)性 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多種目標(biāo)異常行為的自動(dòng)分析，并可依用戶的需要及時(shí)報(bào)警。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年5月，獲西安理工大學(xué)國(guó)防生科技項(xiàng)目一等資助。 2010年11月，獲西安理工大學(xué)自動(dòng)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(jiǎng)。 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(jìng)賽，一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)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(shí)物，模型 ，現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)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(jī)、報(bào)警手持終端用視頻線將DSP和攝像頭連接，然后通過(guò)網(wǎng)線將DSP和PC機(jī)連接起來(lái)。用戶通過(guò)PC機(jī)終端軟件操作系統(tǒng)。 推廣前景 本系統(tǒng)特有的針對(duì)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(duì)社會(huì)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(shí)，本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于對(duì)水源地、濕地、湖泊、海洋的監(jiān)控，保護(hù)濕地環(huán)境不被破壞，防止非法采砂、過(guò)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(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 目前市場(chǎng)上還沒(méi)有針對(duì)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(hù)的日益迫切，對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)的需求也隨之增強(qiáng)。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(huì)從多個(gè)方面帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，蘊(yùn)藏著巨大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 我國(guó)從世紀(jì)初才開(kāi)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(wú)人值守監(jiān)控技術(shù)。全國(guó)智能視覺(jué)監(jiān)控學(xué)術(shù)會(huì)議從2002年成功舉辦第一屆以來(lái)已經(jīng)成功召開(kāi)了兩次，會(huì)議由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家計(jì)劃計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)組、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所舉辦。該會(huì)議不僅為國(guó)內(nèi)的研究人員提供了一個(gè)良好的交流平臺(tái)并且不斷推動(dòng)著國(guó)內(nèi)智能視頻監(jiān)控技術(shù)的研究與發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)從事智能視頻監(jiān)控的研究單位主要有中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所、清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、吉林大學(xué)、國(guó)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(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行基于圖像處理的遠(yuǎn)程身份鑒別系統(tǒng)的研制與開(kāi)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(guó)Vidient公司推出了SmartCatch系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過(guò)使用先進(jìn)的機(jī)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(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)安防監(jiān)控，如美國(guó)舊金山國(guó)際機(jī)場(chǎng)、美國(guó)圣地亞哥國(guó)際機(jī)場(chǎng)、德國(guó)法蘭克福國(guó)際機(jī)場(chǎng)、美國(guó)交通安全管理局等。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)SmartCatch榮獲美國(guó)2005年Frost&Sullivan產(chǎn)品創(chuàng)新大獎(jiǎng)。 法國(guó)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(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)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(chǔ)歸檔機(jī)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(xiàng)目，其中紐約地鐵項(xiàng)目攝像頭的數(shù)量達(dá)到了驚人的25000多個(gè)。 本作品作為重點(diǎn)針對(duì)水上環(huán)境及夜間目標(biāo)的監(jiān)測(cè)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(biāo)檢測(cè)方法，以及水上的水波紋等強(qiáng)干擾環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)與行為分析具有明顯的特色。
