浅谈智能视频分析系统的设计与实现

徐群+李家辉+刘子良

摘 要：科技不断发展，智能视频分析系统应运而生，但其整体不够完善，由于检测规则少，系统还存在着图像易抖动、漏报和误报率高等问题。针对这些问题，本文提出了相应的系统设计方案。

关键词：嵌入式系统；智能视频分析；视频监控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.146

我国的嵌入式智能视频分析技术尚且处于发展阶段，国内大部分的厂家通过购买国外技术来实现分析服务器量产上市。但在后续的发展中，由于缺少后端硬件，产品尺寸过大，再加上耗电量大，整个智能监控产品悄然发生了转变，由原本的的PC的架构逐渐转向嵌入式架构。

1 智能视频分析系统硬件设计

当前，智能视频分析硬件一般都是采用 TI 公司芯片，本研究以达芬奇（Davinci）芯片为主。硬件系统主要采用的是模块化设计，在该设计方法下，系统分成了多个模块，各个模块的功能不一。其中的实时视频图像是由图像采集设备得到的，视频信号收集后，通过视频解码芯片进行转换，变成数字视频信号，最终传入DM6446的视频处理前端（VFPE），此时还需要经过VPSS 处理，完毕后方可存入DDR2SDRAM。或者还可以通过另外一种方法，就是由外部显示设备输出；将视频图像数据输入到DSP子系统中，其后根据检测规则，利用相关应用程序进行分析处理与检测判断，最后由ARM 子系统收录检测结果，同时进行外围控制，如果发现有入侵视频，需要将其存储到 ATA 硬盘模块中。

2 分析系统软件设计

本项目所采用的智能视频分析系统的原理如图 1。

（1）视频稳定模块。视频稳定模块，就是对摄像机起到稳定作用，减少抖动所带来的影响，以此来避免跟踪结果的误差。视频稳定的本义是筛选背景特征后，对其加以匹配，得出位移，位移方向或是水平或是垂直，这是对视频进行实时补偿的体现。

（2）背景提取。智能视频分析运动的目标检测算法共有三种，分别是光流法、背景差分法和帧间差分法。 背景提取指的是在保证时间t不变的情况下，观察固定像素，得出统计可能性，从而建立一个场景模型，且是基于像素点的。在本次研究中，我们主要采用了Stauffer 和 Grimson 的多高斯分布两种背景提取方法。

（3）图像形态学操作。在生成图像差异后，还需要对其进行二值化，得出大概的图像前景轮廓图。但轮廓图需要经过二次清理，例如将某些独立的像素或噪声移除、连接临近的像素，通过图像闭运算操作便可以完成这些操作。

（4）连通区域。连通区域指的是连接所有相邻的像素，并对它们进行标记后计算。标记，位址，大小都属于连通区域的范畴，这些因素传至跟踪算法后，再做进一步处理。

（5）多假设跟踪算法。多假设跟踪的算法的目的在于将 t 时刻的二值化前景和t-1 时 刻的二值化前景建立起对应的关系。这属于一个基本问题，涉及到数据之间的关联，在本次研究中，我们就用到了其中的多种特征进行关系建立。

（6）三维校正。由于多假设跟踪算法是基于像素点的，该种算法的输出都是虚设单位，如大小、速度、高度等。此时可以利用摄像机，对其参数进行设置，如视角、像机高度和倾斜角，从而建立起一个三维转化关系，打破了二维的限制，通过这种方法将跟踪算法的输出转化成现实单位。

（7）物体分类。本研究采用的物体分类方法较为简单，也更加直观。根据三维校正的输出，我们得出了物体在现实世界中大概的大小，高度，速度，长宽比等，并对其进行常识分类。

（8）规则判定引擎。规则判定引擎的规则判定非常强大，且具有较强的灵活性，如果不满意预设规则，用户还可以根据自身需求，进行自定义规则设置。

（9）XML 生成器。由于XML普及性较强，XML生成器的作用是将所有的智能视频分析引擎的输出，如大小、速度和高度等因素，将它们转化成 XML 格式，其后进行二次输出。

3 系统软件设计与实现

（1）智能视频分析实现。智能视频分析具有两个模块，一是智能视频分析，二是视频编码与发送。视频分析模块接收到原始视频后，先对其进行解复用，得出单路视频标记通道 ID，然后将空 buffer返到采集线程环节，根据通道 ID的不同，对视频原始数据进行处理，此时注意不可一同处理，要按照智能分析算法和规则实行；视频编码与发送模块是通过 DSP 进行实时的H.264编码， 然后形成NAUL 数据，此时要用到RTP 流媒体，对NAUL数据进行实时传输协议封装，从而建立起相应的传输链路，其后要创建 socket，最后按照组播的方式，将RTP 数据包发送到网络。

（2）客户端监控实现。随着Internet 技术的蓬勃发展，B/S 模式的视频服务机制应运而生，它本质上具有较强的先进性，对C/S 服务机制起到良好的改进作用。其利用了先进的开发技术，管理性优越，维护起来也较为简单，因此在视频监控系统中得到了广泛应用。

4 结语

综上所述，本文就 DM6446+Linux+Web Server 体系架构进行了深入探究，并結合先进的智能分析算法，开展嵌入式智能监控系统设计实验，通过实验我们发现，这种方法能够有效的降低系统漏报和误报的几率。系统中还采用了新型的IP 接入方式，用户可以利用现有网络资源，使用浏览器下载 Active X 控件，其后就可以根据自身需求对客户端进行自定义设置，大大提高了系统的便利性与实用性。

参考文献：

[1]李可先.计算机智能视频监控系统技术研究[J].信息与电脑（理论版），2016（18）：64-65.

[2]萧力华.智能视频监控系统分析与设计[J].企业技术开发，2016，35（21）：64-65.endprint