基本信息
- 项目名称：
- 基于嵌入式智能前端的突发事件主动感知摄像系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对目前对社会安全防范的日趋重视和需求的日益增加，本项目提出了基于嵌入式智能前端的突发事件主动感知摄像系统，实现并完成了基于DM642的嵌入式智能前端的设计。该系统通过分布式嵌入式智能前端对图像数据采集并与远程控制中心的数据融合处理，将高效的信息融合技术应用于安全防范，不仅具有特征识别和区域目标跟踪等应变能力，并能将各类不同监控信息进行综合智能处理并主动地进行监控摄像。该系统支持通过网络联动配置智能终端的特征识别功能，能有效的提高区域安防整体联动能力，并且支持与其他安防网络的有效整合。经测试，该系统运行稳定、特征识别基本准确、跟踪效果基本理想、扩展性强，能够提高了安防效率。
- 详细介绍：
- 本系统的硬件平台，主要是以高速DSP为核心的嵌入式系统。首先完成各个模块的功能实现，并在此基础上将多个功能模块进行单独调试，然后进一步进行小型化设计。相对比较复杂的在于小型化电路的设计与调试。该硬件平台的构建，是整个综合防控演示系统的核心所在，是能够实现系统功能的关键。 作为本系统的关键部分，智能前端采用TMS320DM642作为处理器，对CCD图像采集前端及其他传感器所采集到的各种数据进行分析处理并存储传输。通过直接将前端A/D采集到的数据输入DSP进行处理的方法以求获得较高的图像分辨率和较大的信息量。系统上电或复位后，从Flash加载程序，完成对芯片的初始化和外围硬件的配置等工作。同时CCD开始进行图像采集，FPGA作为协处理器，产生CCD的工作时序，通过对模数转换器内部寄存器的配置，控制模数转换的工作状态，数据由模数转换器输出后，将前端CCD所采集的数据保存于FPGA内部的RAM中。DM642通过EMIF总线读取图像数据，并进行识别等图像处理运算，利用其Ethernet接口，将处理后的结果传至远程控制平台。硬件部分主要包括视频数据输入模块，存储模块，电源模块，网络模块，外围通信模块等。系统支持实时操作系统，可对图像的数据进行文件操作。 本项目致力于实现前端智能视频采集器以及基于该采集器构造的区域安全综合防控演示系统，最终成果包括前端智能视频采集前端样机多台、综合防控演示系统1套。 本项目涉及的研究在国内还处于起步阶段，限于研究其中涉及到的一些关键性问题，但是基于智能视频采集器构建完整的功能性演示系统具有一定的创新性；在国外，前端智能视频采集器的研究有一些成果已经开始推广应用，例如美国、日本等国家在研究的“智能摄像机”，但是对于区域安全综合防控系统究竟应该如何构建、需要综合那些合理因素进行预警判决，还没有达成统一的意向。 基于这些国内外发展情况，在结合目前世界上恐怖事件日益猖獗、国内奥运会、世博会等大型赛事相继进行，我们将面临反恐、防恐的严峻形势，因此对城市安全防范系统设备需求将会大大增加；因此，该研究领域具备小型化、智能化、网络化的嵌入式系统具有很高的使用价值与应用前景，同时该项目的顺利进行，取得的成果可以为我们国家公共区域安全综合防控体系标准的建立提供合理的现实依据与系统设计指标参考。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 视频监控系统主要有分布广、数量多、行业复杂等特点。所以要求增强前端采集设备的智能视频处理能力，使其具备基本的多种突发事件识别能力，能够主动感知根据管理部门设置的突发事件种类，并能基于多源协同处理，主动甄别摄像机画面中的对象与事件性质。本设计通过网络互联与管理终端的多源信息融合，实现多智能前端的相关性知识共享，实现系统的高效协同监控，为多种突发事件的发生提供及时的预警信息，并及时跟踪事态的发展演化情况，为预案实施及后续取证提供足够的信息支持。 关键技术： 1、智能采集前端嵌入式小型化电路及装置设计； 2、多智能前端的网络互连模型； 3、预设定突发事件感知与甄别能力； 4、事件分类； 5、基于事件的目标预警与跟踪； 6、终端管理系统基于事件的信息融合； 主要技术指标： 1、嵌入式智能前端小型化演示样机； 2、智能采集前端具备移动目标检测、人数统计、固定场景警戒、非法滞留等特殊事件感知； 3、前端之间以及前端与管理终端的网络互连与协议设计； 4、简单目标的持续接力跟踪； 5、管理终端能够基于关键帧及特征数据进行目标融合预判； 6、突发事件的网络定义能力；
科学性、先进性
- 1、小型化嵌入式设计，集视频图像获取、智能分析、网络联动于一体；提供网络接口，不仅现场图像和特征识别数据可同时传输，而且支持与多种预警设备的有效联网； 2、多种智能分析算法可以在同一个硬件系统中有效运行，同时可以根据具体的工作区域目标进行智能分析功能区分和优化； 3、将对目标的特征识别分散到前端，减轻了控制中心的计算工作量，体现了效率监控的理念，同时系统升级简便，应用灵活性增加，在区域多视点监视中，相当于增加了无数的协处理器； 4、由于前端增加了智能分析能力，不必将所有连续图像都传输到控制中心，大大提高了信息传输效率，降低了信息的冗余度，提高了网络传输效率； 5、前端可以进行预警设置和判别，同时进行必要的预警决策，使得对值守人员依赖程度大大降低，为预警系统的自动化监测、判断、控制提供了可能性； 6、以此前端设备为基础配合服务器搭建的区域安防预警网络在具备预警处理能力的基础上可以实现系统联动，从而实现有效的目标跟踪功能；
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统在传统模拟摄像机的基础上，不仅实现了全数字摄像以及IP网络功能，而且进一步增强了视频采集前端的智能处理能力，实现了智能采集前端的小型化设计。能够将服务器端繁重的视频处理任务进行分担，不仅减小了系统的处理压力，而且由于前端智能处理能力的加强，导致整个系统网络传输的压力也下降了很多，系统联网的能力与自由度也进一步加强，能够更多地承担智能分析的任务。与目前的多源采集系统来说，具有处理速度快、组网能力强、传输带宽小、功能扩展多等优势。 从经济效益角度分析，嵌入式智能采集前端完全可以以数字系统代替目前大量使用的模拟摄像机，即便就相同的定价而言，数字系统仍会实现大幅节约。模拟系统很难升级，常需替换整套摄像机，而该数字系统硬件适应性强、软件升级潜力大。以一个中等城市需装10万-20万个摄像头计算，其巨大经济效益是不可否认的。
同类课题研究水平概述
- 进入21世纪，恐怖主义袭击达到了严重的程度，并有继续扩大的趋势，且具有广泛性、长期性、复杂性，事先征兆少、难以预测和突发性的特征。视频监控作为安防系统重要组成部分，以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着现代科学技术的发展特别是网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高以及各种实用视频信息处理技术的出现，视频监控技术也有长足的发展，视频监控进入了全数字化、网络化、智能化的时代，日益受到重视和关注。 在市场需求背景之下，为解决这些问题，把计算机视觉中的相关技术引入到视频监控中，从而发展起来一种新型视频监控技术——智能视频监控。 2001 年美国“911 事件”，以及后来的西班牙马德里列车连环爆炸和英国伦敦地铁大爆炸等恐怖袭击后，全世界范围内对视频监控系统，包括智能视频分析系统的需求空前高涨。在英国全国范围内已安装摄像机420多万个，平均每14人1个，1个人1 天之中可能出现在多达300 个摄像机前（英国《The Daily Mail》）。国内，2007 年底广州市安装完毕25万个治安摄像机，北京在26.3万台摄像机的基础上，又在所有重点单位、人员聚集的公共场所、重要的交通枢纽、城市重要基础设施及法律法规规定的重点区域安装公共图像信息系统并且全部与警方监控网联网。上海2010 年前将在马路上安装20 多万个监控摄像机，全面建立“社会防控体系”。海量的监控图像需要视频监控系统智能地预警、选择、压缩、存储和检索内容。 近几年智能视频分析监控技术在欧美国家得到了长足的发展，如美国的Vidient、Verint、Object Video，以色列的Mate、IOimage，日本的NICE 等。目前大部分智能视频监控系统的核心算法技术仍然掌握在美国以及欧洲地区等先进国家，国际市场上的智能视频监控系统占据很大的优势。据IMS Research 调查显示，世界范围内IVS（Intelligent Video System）的市场占有率为35%～36%，其中美国的OV（Object Video）就占有了9%左右的比例。总的来看，经过长期的发展和积累，在政府和军队强有力的支持下，国外的智能视频应用市场正在从“概念验证”阶段向“规模应用”阶段转化，智能视频已经慢慢开始形成为一个产业。
