智能监控技术及发展概述

智能监控技术及发展概述•--智能安防的过去、现在、将来智能监控行业发展前景、就业机会安防行业市场规模（仅国内市场）2009年----1900亿元，年均增速20%；2011年----2696亿元，年均增速约23%；2012年----3235亿元，年均增速约25%；2013年----3911亿元，年均增速超过25%……2015年，市场规模将超过6000亿元其中，视频监控约占50%~60%，其余为周界防范、入侵探测、安全防护装备等等就业前景•国内仅有几所高校设有相关专业，如：湖南安全技术职业学院专业名称：安全生产监测监控技术，云南省内没有，我校拟开设（仅此一家），专业名称：智能监控。•全国安防企业约2万家，从业人员超过100万；云南省从事安防企业约2000家，从业人员约1.3万。2014-2018年智慧城市项目将进入第二轮实施周期，总投资接近3万亿规模监控系统是安全防范系统的核心，来自人类的安全需求A.H.Maslow:马斯洛(1908-1970)，美国社会心理学家，人格理论家，人本主义心理学的主要发起者。马斯洛对人的动机持整体的看法，他的动机理论被称为“需求层次论”。1968年当选为美国心理学会主席。需求层次理论Maslow'shierarchyofneeds自我现实需求尊重需求：成就、名声、地位等社交需求：友谊、爱情及其隶属关系的需求安全需求：人身安全、生活稳定以及免遭痛苦威胁或者疾病等、以及对金钱的需求生理需求：食物、水、空气、性欲、健康真善美至高人生境界…智能监控—智能安防的发展方向•什么是智能监控？（IntelligentMonitor）智能监控集成了智能行为识别算法，能够对画面智能监控，能够对场景中的人或车辆的行为进行识别、判断，并在适当的条件下产生报警来提示用户80年代2000年2004年2008年技术发展模拟监控系统2012年以后数字监控系统远程数字监控系统大规模网络视频监控系统智能化网络数字监控系统模拟录像机+模拟矩阵DVR+模拟矩阵DVR+模拟矩阵+网络管理平台+DVS+网络+数字矩阵管理平台+视觉分析+DVS+网络+数字矩阵视频监控系统的发展历程时间轴数字化、网络化使得图像采集、传输日益便捷，视频监控系统规模日益扩大，然而，对于海量的图像信息依靠人工实时监看，效率极低。有军事试验显示，连续观察2个以上的监视器，10分钟后，将错过45%的场景，22分钟后，会错过95%的场景。在很多项目中，监控系统难以真正应用，仅仅成为高科技的“象征”，显示墙也成了“花瓶”。实时监看，疲劳无效视频监控系统难题之一实时录像，无益浪费又问题多多既然实时监看不符合人的心理与生理特征，为了不漏掉没有发现的情况，只好进行24小时视频录像，以便事后调阅。硬盘录像机/网络录像机保存的90%却又是无用视频垃圾。硬盘录像机/网络录像机代替了人的疲劳，硬盘、硬盘录像机损坏成为严重问题，设备检测、维修又需要巨大人力支撑。实际应用表面，7×24小时录像情况下，硬盘使用寿命减少1/3，故障率增加30%。视频监控系统难题之二TCP/IP视频监控系统难题之三监而不控，事后诸葛亮实时观看人疲劳，录像机无法智能警告，发生状况却也无法及时的报警，事后调阅取证，错过了最佳案情处置时机。因硬盘损坏、摄像机异常等问题造成的录像丢失问题屡屡出现。智能监控系统的基本功能智能监控系统是采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术，通过在监控系统中增加智能视频分析模块，借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用的或干扰信息、自动识别不同物体，分析抽取视频源中关键有用信息，快速准确的定位事故现场，判断监控画面中的异常情况，并以最快和最佳的方式发出警报或触发其它动作，从而有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证的全自动、全天候、实时监控的智能系统。为什么需要智能视频监控“在传统的闭路电视监控模式下，保安人员需要监视太多的视频画面，远远超出人的接受能力，导致实际监控效果低下。实验结果表明，在盯着视频画面仅仅22分钟之后，人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。因此我们需要智能视觉监控来改善监控效果，同时减轻保安人员的负担。”—IMSResearch智能视频监控系统—减负、增效智能视频监控人的视觉系统智能视频分析（模式识别、计算机视频、人工智能等处理）大脑眼睛摄像机智能视频分析单元给监控装上永不疲倦的“大脑”智能视频分析与人脑的视觉分析对比智能监控系统的典型结构视频采集系统编码器光端机等视频传输系统（光纤、双绞线）视频管理系统（切换、控制、服务）图像控制核心交换机管理服务器IPSANiSCSI…虚拟存储云存储解码、矩阵和拼接控制视频显示系统客户端设备DID、DLP拼接显示屏C/S、B/S架构视频存储系统愿景：监控系统具有自主分析的大脑！过程：背景建识别并跟踪运动目标，记录运动目标的运动信息（包括轨迹、目标框、速度、运动方向等），分析运动信息与事件检测规则是否吻合目标：从视频图像中提取语义级事件起源：计算机视觉技术视频监控系统智能化的基本实现过程初识监控设备（一）通用视频采集设备类别枪形摄像机半球摄像机筒形摄像机一体化摄像机红外球机非红外球机非红外球机一体化云台摄像机针孔摄像机飞碟摄像机迷你摄像机卡片摄像机初识监控设备（二）通用编码存储设备类别ATM专用DVR审讯专用DVR车载专用DVR环境监测专用DVR2UDVR/NVR/HDVR2UDVR/NVR/HDVR1.5UDVR/NVR/HDVR1UDVR/NVR/HDVR单路编码器多路编码器HD-SDI编码器机架式编码器初识监控设备（三）通用传输、显示及控制设备类别独立式光端机机架式光端机独立式解码器机架式解码器LCD拼接屏DLP拼接屏大屏控制器网络键盘4U综合控制器7U综合控制器12U综合控制器18U综合控制器通用集中存储设备类别16盘位/带前面板盖16盘位/带前面板盖24盘位/带前面板盖16盘位48盘位24盘位初识监控设备（四）智能监控技术需要掌握的主要知识/技能智能监控计算机网络图像处理弱电施工技术监控系统设计数据存储视频采集摄像机结构视频存储视频综合管理视频显示视频传输CCD成像CMOS成像局域网互连网通信协议网络介质网络结构TCP/IP、UDPONVIF、PELCO光纤、5/6类线缆C/S、B/S服务器类型及结构编程语言JAVA、MATLAB…弱电设计施工规范矩阵控制拼接及分割图像显示原理DID液晶显示DLP背投显示DAS、NAS、SAN存储结构虚拟存储云存储服务器架构视频管理软件•图像（Image）•视频（Video）–时间上连续的图像组成视频：Image→Video–视频中的某一幅图像称为一帧（Frame）–帧率（FrameRate）FPS→每秒的帧数•码流（BitStream）–将图像压缩后形成的数据–码率（BitRate）bps/Bps→对码流进行量化–码率类型：定码率（CBR）、变码率（VBR）–码流类型：视频流、音频流、复合流基本概念－图像、视频和码流像素（Pixel）分辨率（Resolution）水平：Width垂直：Height线数（TVL）分辨力水平垂直基本概念－图像13579111315246810121416奇场(OddField)偶场(EvenField)12345678910111213141516只有1场逐行扫描(Progressive)隔行扫描(Interlacing）基本概念－扫描方式WD14CIF576(PAL)960(PAL)CIFQCIF2CIFWD1D14CIF2CIFCIFQCIFPAL960×576720×576704×576704×288352×288176×144基本概念－标清分辨率45万-4CIF（704×576）100万-720p（1280×720）130万（1280×960）200万-UXGA(1600×1200）200万-1080p（1920×1080）300万（2048×1536）500万（2560×1920）分辨率大于等于720p称为高清基本概念－高清分辨率160012007205762881280704352200万像素130万像素44万像素10万像素采集编码压缩A/D转换数字信号DSP压缩输出数字信号模拟信号•一路4CIF分辨率的图像，进行A/D转换后未经压缩的数据量是(RGB)：一帧：704×576×3字节＝1216512字节（不包括文件头大小）一秒：1216512字节/帧×25帧/秒＝30412800字节/秒＝29MB/秒一小时：29MB/秒×3600秒/小时＝101.9GB/小时一天：101.9GB/小时×24小时＝2.4TB/天……数码监控的基础技术：编码和压缩冗余信息去除冗余信息•安防监控中的视频数据有极强的相关性，有大量的冗余信息•冗余信息分为空域冗余信息和时域冗余信息•压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉•压缩技术包括帧内压缩技术、帧间压缩技术和熵编码压缩技术压缩基本原理ChronologicalProgressionofITUandMPEG•监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等几种视频编码技术压缩标准352×288352×288704×576704×5761280×1024（1.3MPixel）•不同分辨率对应不同的码率范围，通常而言，码率与图像质量成正比关系•如果码率小于该范围，则图像质量较差•如果码率大于该范围，则显得浪费•每小时录像文件大小（单位：M字节/小时）•＝码率（Kbps）×3600秒÷8÷10241字节＝8bit1M＝1024KBitrate(bps)QCIFCIF/QVGA2CIF/DCIF4CIF/VGA720PUXGA/1080P256K768K1.5M2M3M4M5M8MFrameRate:25fps码率的选择H.265标准可以在3M码率下得到1080P高清图像看得见看得清看充分看得懂智能监控行业的发展趋势