1、智能视频分析在油库中的应用智能视频分析在油库中的应用智能视频分析在油库中的应用 一、项目背景及技术概述1.1 项目背景目前随着经济的发展，社会的发达，安全问题越来越突出，成为各级政府部门和企事业单位密切关注的问题。油库是储存油料的基地，油料具有易燃、易爆、易挥发和流动性等特点，因此加强油库安全管理工作，及时发现和消除油库的不安全因素，杜绝各类事故的发生，具有重要的意义。目前视频监控系统已经被广泛应用，在安全防范方面发挥着重要作用。油库储存着的油料，占有举足轻重的地位，一旦发生事故，将可能造成人员伤亡和财产的大量损失，造成极坏的影响，为杜绝事故的发生，各级单位和领导已经采取了许多预防措施，但事故
2、发生的可能性仍然存在。近年来，视频监控作为重要安全防范的保障方法，得到了广泛应用。但基本上所有的视频监控系统都需要人实时去监视。由于连续监视会导致人很容易疲劳，导致整套系统存在一些缺陷。主要表现在以下几方面：人类自身的弱点：有时无法察觉安全威胁，注意能力不可持久。监控时间：视频监控系统在大部分情况下，视频源的视频画面并没有被安全人员 看到，很可能在这些时间内就有值得注意的异常现象出现。人不可能24小时不间断的盯着监视器，研究表明，人连续监视某个画面22分钟以后，会丢失90%以上的画面信息。数据分析困难：传统视频监控系统缺乏智能因素，需要24小时完整的录像，占用大量磁盘存储空间，而且录像数据无法
3、被有效的分类存储，最多只能打上时间标签，数据分析工作变得非常耗时，很难获得全部的相关信息。被动监控：目前的监控系统大部分情况下都仅起到一个“录像”的工作，即将一段时间内的视频源使用DVR录制下来，异常情况甚至于突发事故已经发生之后，再进行事后的查验，但此时损失和影响已经造成，无法挽回，完全是一种“亡羊补牢”式的“被动监控”。1.2 智能视频分析技术概述鉴于以上问题，以及提升整套视频监控系统的安全效应，实现视频图像的智能自动分析显得日益重要，它是视频监控的发展趋势。我们海视公司长期致力于图像处理及图像识别领域，针对油库和其他行业的安全需要，研发了视频智能分析系统， 该产品具有多种功能，能自动监测
4、越界、入侵、可疑人员徘徊、可疑物品遗失、物品看护等行为。系统摆脱传统的“被动监控”，能够自动的对视频内容进行分析、报警自动上传，分类检索。防范威胁检测目标、捕捉轨迹 报警、录像、追踪有效分类存储智能视频分析技术定义：源自计算机视觉技术，利用智能分析算法对视频内容进行运算和分析，它的核心技术是对视频内容的行为进行识别和分析，以提取视频场景中发生的一些特定的事件或监控目标的特定行为。视频分析方法主要有两类：一类是背景减除方法。是利用当前图象和背景图象的差分（SAD）来检测出运动区域的一种方法。可以提供比较完整的运动目标特征数据。精确度和灵敏度比较高，具有良好的性能表现。背景的建模是背景减除法的技术
5、关键。一般采用在系统设置时期设置系统自适应学习时间来建模，根据背景实际 “热闹程度” 选取35分钟的学习时间。一般系统建模完成后，随着时间的变化，背景会有一些改变，系统具有“背景维护”能力，即可以将一些后来融入背景的图象，如云等自动加为背景。另一类是时间差分方法，是高级的VMD,又称相邻贞差法，就是利用视频图象特征，从连续得到的视频流中提取所需要的动态目标信息。实质就是利用相邻帧图象相减来提取前景目标移动的信息。此方法不能完全提取所有相关特征象素点，在运动实体内部可能产生空洞，智能检测出目标的边缘。智能视频分析技术原理：海视智能视频分析技术，是通过对视频信号进行处理、分析及内容理解，提取视野范
6、围内运动个体的运动特征，通过将运动特征与一定预设规则的比较，让计算机自动“理解”视频内容，当发现满足一定规则条件的“行为”时实现智能化自动报警。智能视频分析过程：智能视频分析是利用计算机视觉技术，对画面进行分析、处理、应用的过程、包含如下过程： 背景学习过程：自动学习监视场景的背景情况 目标提取跟踪程：提取跟踪前景变化目标，检测并分析目标的活动 视频分析判断过程：根据规则追踪目标的活动判断是否违反预定义规则 加载预处理过程：加载用户的预定义规则 触发报警过程：确定目标活动违反规则，根据预定义传输报警的指定的用户智能视频分析主要目的：1、化“被动监控”为主动监控事前预警；2、计算机代替人工完成实
7、时监视任务事中处理；3、在海量视频数据中快速搜索目标/事件事后取证。二、海视公司简介宁波海视智能系统有限公司是归国博士结合风险投资资本创立的研发型高科技企业，专业从事高级人工智能、图像分析技术的研发，致力于视频分析系统的智能化研制和开发，向全球提供领先的智能视频分析产品、技术解决方案及专业化服务。海视智能拥有业内领先的核心技术和自主研发能力，面向安全、军事、交通、政府、电力、通信、能源、金融、文博、仓库、别墅、工厂等众多行业，提供丰富的HS-IVS智能化系列产品及行业解决方案，主要包括智能安防视频分析系统、智能交通视频监控系统、智慧城市智能监控系统、基于异常行为的定制化系统、以及计算机视觉分析
8、的前瞻性技术探索等。我们不断深入了解行业客户需求，量身订制，帮助客户解决实际工作中最关注的问题，产品以指标性能优异、环境适应性强、运行可靠稳定、技术支持及时深受广大用户及业内人士的好评。公司一直保持蓬勃的发展力与旺盛的创新力，积极响应国家提出的自主创新号召，追求为民族工业做出巨大贡献，与国内重点高校和科研院长期进行技术合作，开展学术研究，搭建学术成果转变为生产力的实践平台。凭借着雄厚的技术背景和强大的科研力量，海视将掀开中国安防界的新篇章！研发实力：公司由总经理姜博士（英国归国博士）亲自带领，拥有高学历专业科研人员40多名，研究生占80%。企业文化：信任、尊重、共同发展拼搏、创新、追求卓越公司
9、使命：让每一个摄像头拥有卓越的智慧，为世界工业的自动化和安全生活的智能化而奋斗终生！企业愿景：在五年内成为中国视觉分析的领导者，在智能监控和机器视觉领域成为数一数二的品牌，建立高效持续的企业文化，培养行业内一流的技术，营销和管理团队，矢志成为受人尊敬、全球卓越的专业公司。三、智能分析在油库中的应用3.1 HS-IVS智能视频分析仪HS-IVS系列智能视频分析仪是基于行为的智能分析嵌入式产品，采用尖端的智能视频分析算法，对人车及其他物件自动识别、分析、判断，与摄像机配合工作，为视频监控系统提供具有智能分析和主动告警的功能。能够看能够想能够说图1：海视智能分析仪3.2 海视智能视频分析在油库中的应
10、用海视智能视频分析仪可以广泛的运用在油库视频监控中，能很大程度的提升整个油库部门的安保系统，对可疑的危险事件进行主动报警，提前预警，防范未然。通过我们海视公司强大的市场经验以及与用户的深度沟通，我们将选用海视智能分析仪的以下功能在油库上的应用。图2：海视智能分析在油库上的应用功能3.2.1油库的可疑人员入侵检测为了保障油库的安全性，我们对油库的安全极为关注。或偶有偷盗者进入油库偷盗物品？或偶有破坏分子？或偶有道德不规范从围墙爬入安全区域者？或偶有动物闯入的？我们不再为此烦恼，通过安装海视智能视频分析仪，设置好入侵检测或警戒绊线检测（可设置方向）或警戒区域检测，系统会自动检测画面情况，发现有人闯
11、入设置好的区域，系统会自动报警，提醒监控人员注意现场情况。 图3：警戒线、区域入侵检测3.2.2油库内周边可疑人员徘徊检测在油库储存区附近，有些可疑人员蓄意破坏，或进行踩点活动，经常长时间在周围徘徊，海视智能视频分仪会自动检测，并主动语音报警，提醒安保人员注意现场情况。图4：可疑徘徊检测3.2.3油库内可疑遗留物的检测在油库内有些可疑的遗留物，或有人故意弃之，或是不轻意丢之；在油库储存内或者安全区，或有人遗掉或者故意弃之的疑似爆炸物、疑似可燃物等。海视智能视频分析仪可以主动分析可疑遗留物，发现可疑及时报警，防范未然。 图5：可疑遗留物检测3.2.4油库安全区域、仓库非工作时间防可疑人员进入安全
12、区域是重要区域，仓库是存放物品的地方，对于这些地方的人员进出管理优为重要，特别是在非工作时间内，如果有人进入往往都有可疑。海视智能分析仪可以在非工作时间内布防检测仓库内是否有人进出，一旦发现有人，系统会自动弹出画面并声音报警。图6：非法进入检测3.2.5油库安全区域、仓库内非工作时间物品看护在非工作时间内，防止有人进入安全区域、仓库搬运货物，海视智能分析仪可以自动检测人员进入，同时还可以看护仓库里的物品，发现有物品被挪移或被盗，系统会自动报警，弹出对应画面并声音通知安保人员注意仓库情况。图 7：物品保护检测3.3 海视智能视频分析的强大优势双重建模算法 系统采用海视独特的双重建模方法，即前景和
13、背景分别建模，市场上其它产品仅仅是背景建模，算法稳定性和精确性不够。背景建模速度快设备通电开启后，系统很快在几帧内开始模型，进入背景建模自学习阶段，这个过程很快就趋于平稳了，平稳之后对光照等环境变化就都不会被当作目标了。帧帧建模且自适应性强算法帧帧建模，不同于市场上的好几帧建模或有变化时建模，更换场景的时候可以很快适应，能够保证全天24小时不间断监测。抑制干扰能力强对于树叶的随风晃动抑制效果非常好，而且环境中光线的明暗变化，录像机的噪点干扰，录像机偶尔的自动对焦干扰等均得到了很好的抑制。对于大雨的干扰、雨中大范围摆动的树枝和地面积水的涟漪等的干扰都有很好的抑制能力。前景提取精确可以同时检测和跟
14、踪任意多个运动目标，精确提取出目标前景信息，可以适应运动目标的多种运动状态，如急速、慢速、中途停顿、折返等。可以过滤小动物干扰。3.4 系统架构基于视频分析技术的智能化监控报警系统，综合有效地集中接收并管理前端各点智能视频分析设备，并且本设计方案不破坏现有的普通视频监控系统，与现有的视频监控系统进行无缝衔接，HS-IVS系列作为独立设备追加到现有的监控系统中，接受并分析前端视频信号，将报警信息通过网络发送到中心的管理平台，实时观看现场的报警画面，同时也可输出开关信号与其他设备联动，有效提高系统的安全等级。 系统结构图如下：图8：设备连接1（串连）图9：设备连接2（并连）四、HS-IVS中心管理
15、平台系统详述4.1 HS-IVS管理系统主体结构HS-IVS视频分析管理软件，运行在终端计算机上，用户界面友好，操作简单，可以实现对智能视频监控系统的有效管理，通过网络通讯进行实时视频、报警数据的传输以及参数的设置，进行统一的监视、设置和管理。图10：管理软件主界面 当前报警信息记录 4.2 规则设置用户可以对管理系统上添加的设备进行功能规则设置。设备连接正常且图像显示成功后我们开始设置设备规则。 在“规则设置”界面上选择我们需要的功能，然后在右边图像上用鼠标直接画出规则，可以是线的形式也可以是区域的形式。图11：规则设置 图12：线的形式 图13：区域形式4.3 画面预览监控中心软件主界面的
16、组成及说明，所有的操作都必须经过中心的授权，否则无效。图14：画面预览1：画面分割：选择预览窗口的1/4/6/9/16/30/48分割、最大化。2：系统时间：显示系统的时间3：系统关闭：关闭系统、窗口最小化4：设备列表：可以是设备的分区列表，也可以是通道的分组列表。5：图像预览窗口：显示通道的图像，窗口上的状态条，显示通道名、声音状态、录像状态等。6：云镜控制：云台的上、下、左、右，视频参数、音量、镜头、灯光等的控制。7：功能按钮：有监听、对讲、抓图、设置、本地回放、远程回放等功能键4.4 远程控制功能远程设置DVR参数、通道参数、报警参数及串口参数；远程软件的升级，系统校时，远程重启；远程实
17、时浏览视频图像，支持1/4/6/9/16/30/48画面显示；远程调节智能分析仪视频参数，如亮度、对比度、饱和度、色调等；远程控制云台、镜头；巡检功能，返回的信息有硬盘录像错误报警、网络错误报警、报警信息传输错误报警。4.5 报警管理功能智能视频分析仪支持本地报警设备的联动，如门禁、灯光、警笛等；告警信息直接上传至管理中心的报警管理主机，由管理中心主机统一进行转发；电子地图实时显示告警地点并进行语音提示，语音提示可自录；接收到告警信息的监控中心除了语音提示外，还显示告警地点的画面。4.6 报警日志查询报警日志是用户查看前端设备报警信息，用户点击界面上“”即可查询。图15：录像回放本地回放界面的
18、组成及说明1：菜单栏（新系统中作为保留接口），可以不用2：播放窗口3：播放工具栏及状态栏4：录像资料搜索区五、产品参数5.1 产品外观及型号型号：HS-IVS 1000E图51产品外观图5.2 物理接口图52产品接口图5.3 HS-IVS参数信息型号HS-IVS1000E（嵌入式）压缩标准MPEG4/H.264实时监控图像分辨率PAL/NTSC：CIF/ D1回放分辨率CIF视频输入路数12路视频输入接口BNC(电平：1.0Vp-p,阻抗75,支持PAL、NTSC制）视频输出1路BNC，1路数据网络视频帧率PAL：1/1625帧/秒，NTSC：1/1630帧/秒码流类型视频流/复合流硬盘无云台
19、控制接口RS485通讯接口1个10M/100M自适应以太网口报警接口2路（包括6种报警类型）电源12VDC功耗1020W工作温度-10+55工作湿度10%90%机箱185*120*40mm（长*宽*高）重量约1.0 KG5.4 HS-IVS软件参数软件参数主要分为两部分：一是分析算法软件，这部分已经全部集成在前端设备海视智能视频分析仪内部；另一是应用层后台管理平台。以下分开进行描述。分析算法参数表：项目描述算法原理HS分析算法，采用背景建模、运动目标分离、提取分析算法被检测运动目标大小最小3*3像素点，最大100*200像素点同时被检测目标数量40（可根据客户需求开放更多）同一设备支持规则数量
20、5（可根据客户需求开放更多）占用带宽正常情况下在 200KB/S 左右。功能车辆违规倾倒垃圾检测检测车辆违规倾倒垃圾。用户先设定区域，一旦发现垃圾车辆进入区域停止后，系统立刻发出报警，提醒管理人员去处理。抗光照影子处理采用一中高级背景图像技术处理抗水面波纹倒影处理采用一种滤波算法处理抗摄像机抖动处理采用一种视频稳像算法处理适应恶劣环境能够适应风、雪、雨、雾等恶劣环境应用层客户端管理软件参数表：项目描述稳定性大量的客户使用证明管理软件稳定性强，占电脑CPU资源低安全性安全系数高，用户名密码登陆，内部采用数据库双重加密技术操作性简单而不失完整，简洁而不缺美观扩展性扩展性强，增加一台前端设备后只需在
21、客户端上添加新设备设备名称修改可以对任一设备修改设备名称规则设置可通过规则设置前端HS-IVS1000E规则类型参数设置可根据实际环境需要设置前端HS-IVS1000E内部参数布防时间设置可根据自己需要设定布防时间段多画面显示客户端上分1/4/6/9/16/30/48多画面显示全屏显示客户端有一键全屏幕显示功能图片回放可根据设备名称、规则类型、通道号、时间段进行分类查询报警图片，并进行回播、删除等操作。录像回放可根据设备名称、规则类型、通道号、时间段进行分类查询报警录像，并进行回播、删除等操作。手动抓拍发现可疑事件时可手动抓拍存储图片记录存储路径设置可自定义配置文件存储路径声音播放配置控制报警
22、触发时，系统是否发出语音报警。（语音类型用户可自行录制）计划录像配置可配置计划录像（024时间内任意配置，按星期循环）自动删除日志可配置历史记录自动删除（一周、二周、一月等）规则类型、目标框和轨迹显示可选择在主界面上是否显示规则类型、目标框和轨迹六、HS-IVS系统特点6.1先进性压缩算法的先进性：我公司研发的H.264代表了国内外最高和最新水准的视频压缩技术，具备高压缩比、清晰、码流可控、适合网络传输等特点；独特的HS分析算法，市场领先，抗干扰能力强，反应时间快；端平台的先进性：采用嵌入式前端平台，是真正的专用安防产品，而非基于PC平台的DIY产品；整体架构的先进性：“IP矩阵”技术的典型应
23、用案例，顺应技术发展的潮流，也代表了今后网络化安防产品的发展方向；联网集中监控，便于管理，提高效率，是真正的网络监控管理系统；应用系统功能完善，如电子地图、分组语音广播、分组视频切换、错误告警等。6.2 稳定性嵌入式架构带来的超稳定性：前端平台采用嵌入式架构，所有代码均固化在芯片上，再也不会出现“系统崩溃”类的灾难；专利技术带来的硬盘稳定性：通过采用专利技术，改变硬盘的寻道和写入工作机制，延长磁盘寿命，当工作盘运行时其它盘处于休眠状态将大大提高前端设备的稳定性；与病毒绝缘：前端采用嵌入式设备，因为结构和系统的不同，病毒无法入侵，做为一个网络化应用，杜绝被病毒入侵甚至造成全网的传播将大大提高系统
24、的稳定性；6.3 安全性前端设备安全性：由管理中心服务器进行统一管理，充分保证前端设备的安全性，避免前端设备参数被恶意修改；分控端软件安全性：所有分控端软件的权限由一台管理服务器用数据库进行管理，合理分配各自的权限，多级权限管理可以确定安全性，保证敏感画面不会泄露；网络资源利用的安全性：前端设备的码流抑制功能（带宽控制），再结合对分控端软件的多级权限管理及流媒体服务器的引入，可以做到精确控制对网络带宽资源的占用，确保不会影响其它正常业务运行（根据QOS设置级别，保卫信息可以被其它业务数据挤占带宽，而反之则不会）6.4 可扩展性强本系统基于IP方式构建，中心建立完成后不会再因为系统前端设备的增加
25、而扩建，而前端设备可以根据需要随意添加，后台管理同样能承受。因此本系统具备了非常强的可扩展性。学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）： 年 月 日学位论文出版授权书本人及导师完全同意中国博士学位论文全文数据库出版章程、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程(以下简称“章程”)，愿意将本
26、人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：公开 保密（_年_月至_年_月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：_ 导师签名：_年_月_日 _年_月_日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他
27、个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二一年九月二十日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一年九月二十日致 谢时间飞逝，大学的学习生活很快就
28、要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和
29、操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，
30、我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。
