入侵检测与物品状态分析系统.doc

智能视频分析技术入侵检测与物品状态分析系统第一章 物品状态分析系统概述物品状态分析系统是一种先进的监控、检测目标物品行为状态的智能安防系统，在摄像机监视的场景范围内，当警戒区域内特定位置的目标物品状态发生变化时自动发出报警信息，提醒相关人员物品状态分析系统功能上包括有：物品消失或移动检测、遗留/遗弃物品检测等该系统可广泛应用于包括仓库、博物馆等有贵重设备的众多重点监控防范场所物品状态分析系统能够提供准确的物品消失、移动、遗留、遗弃等事件，为管理层科学管理提供有力依据物品状态分析系统适用于以下环境的应用物品状态分析系统在不同的应用场合可以发挥不同的作用它可以为仓库进行设备物品状态分析，有利于保证重要物质的安全；对于博物馆贵重物品，管理层可利用物品状态分析全天24小时了解物品状况，当发生盗窃或物品被移动时及时报警 在公共交通领域，物品状态分析系统可以广泛应用于公共汽车站、客运及火车站、飞机场等场所为反恐安全部门提供价值信息及时预防破坏分子的破坏活动，保证公共场所的安全第二章 物品状态分析系统功能与原理2.1. 物品状态分析系统的常见功能1) 物品消失或移动在摄像机监视的场景范围内，当警戒区域内特定位置的目标物品被拿走或移动时自动发出报警信息，并在目标物品原来放置位置显示告警框提醒相关人员注意物品被移动。

可以设定为两种模式：当物品被搬移时立即报警；当物品被拿走超过一定时间，且没有放回原处的时候发出报警功能特点l 多样化警戒区域设置：可在视场内设置各种形状，各种大小的警戒区域，充分满足不同场景下对物品被盗检测的需求；l 多物品同时看护：同一警戒区内可同时设置多个目标物品，从而实现对多个物品同时看护物品遗留/遗弃l 此功能适用于需要对物品搬移进行录像或报警的场合，例如对超市内的高价商品、家庭里的电脑和家具、工厂内的金属建材、博物馆内的文物、车库内的汽车和贵重设备、特定场所的重要设施等的偷窃行为进行监视和跟踪2) 遗留/遗弃物品检测 在摄像机监视的场景范围内，当有满足预设门限大小的物品（包裹、碎块、行李等）被放置或遗弃的时候自动产生报警信息，并在物品停放位置产生告警框提醒相关人员注意有异常物品遗留此外，场景内警戒区域外的物品遗留将不会产生告警；对于有人看管的物品可以被检测忽略功能特点l 无论是由人携带而来并在防区中遗弃的物品、或者是被人从防区外扔入防区内的物品，还是在防区中突然出现的物品（摄像机完全看不到遗弃过程的情况），此功能都可以从场景中正确检测出遗弃物l 多样化设置警戒区：可在场景内设置各种形状，各种大小的警戒区域；l 多警戒区同时监测：通过在同一场景内同时设置多个警戒区，实现对多个警戒区域同时监测。

l 此功能适用于各种场合的遗弃物检测，例如用于检测伪装的包裹炸弹、铁路上的危险障碍物、掉落的岩石、乱扔的垃圾、交通干线/高速公路/飞机跑道上的物品碎块、遗留在柜台上的包裹、地面上积留的滑溜液体（可能导致行人滑倒、车祸等事故）等2.2. 物品状态分析系统的构成前端物品状态分析系统是整个系统的核心部分，负责对输入视频进行分析，计算出通道或者指定区域的物品状态智能视频分析技术可以采用基于PC式的结构也可以采用嵌入式智能监控产品如：摄像机、视频服务器等基于PC式的结构智能分析系统需要通过采集卡对视频进行采集或视频服务器由模拟信号转为数字信号，之后进入装有智能视频分析软件的视频服务务器进行处理，这种结构方式需功能强大的中心服务器，同时信号转换过程中图像质量得不到保证就影响整个系统分析的准确性能对于采用嵌入式智能监控产品就能实现把物品状态分析功能直接加入前端设备中，可以极大地提高视频监控系统的能力，并使视频资源能够发挥更大的作用系统架构图物品状态分析系统局域服务器用于控制一组物品状态分析处理单元比如在一个城市的多个仓库，仓库中有一些摄像头和物品状态分析处理单元那么每一个仓库都需要一个物品状态分析服务器。

物品状态分析服务器的主要功能包括接入和提取下级处理单元、对每个摄像头里监控区域进行设置、检测、存储，产生本地物品状态分析结果，本地数据库管理、本地查询报表和用户权限管理等功能 物品状态分析管理平台可以连接多个物品状态分析局域服务器，其主要功能包括搜集局域服务器数据和视频图象、对数据进行统计与分析、支持远程终端报表查询远程监控客户端可以是专门的程序或者网络插件其主要功能是是物品状态分析系统的用户，可以在任何地方登陆进入系统，使用物品状态分析综合管理平台提供的查询、报表，统计、分析、现场情款观测等各种服务2.3. 物品状态分析系统的原理从视频中分析出物品状态是一个非常有意义的智能视频分析功能物品状态分析是采用区域检测对比算法来实现的其基本原理是从固定摄像头摄像画面中提取出区域进行保存，物品状态分析服务器根据算法可以设定一定的时间周期与这些区域图像数据与原始数据进行比对系统根据算法把一个区域分割为多个区域，当然，视频流是实时连续的，区域的检测和分割需要在每一帧内不停地计算，此外还要对帧间地区域进行跟踪，把不同时间的区域连接起来，从而给出正确的物品类型、状态和物品运动方向，当超过设定好的时间, 区域物品状态发生变化时候系统就会对消失、遗留或移动了的物品报警。

视频分析过程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•      加载预处理过程：加载用户的预定义规则•      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•      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      背景学习过程视频分析开始生效后，首先系统进行背景学习阶段，学习时间根据背景热闹程度有所不同，期间系统自动建立背景模型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      移动目标提取与跟踪背景学习阶段完成后，系统进入目标提取与跟踪阶段目标提取是基于背景建模完成后，如果前景出现移动物体目标，并在设置的范围区域内且目标物体大小满足设置，系统将会把该目标进行提取并跟踪目标的良好跟踪是视频分析效果的基础前提条件，视频分析过程需要了解目标出现及运动的时间、位置、速度、方向的要素，而这些要素主要通过目标跟踪得到。

      目标的识别与行为分析目标的识别是系统对之前提取并跟踪的目标进行识别和辨识      视频分析的过程：这个过程是系统的关键过程，有了之前的背景、目标跟踪、识别分类等过程，视频分析是利用以上过程的结果，并结合之前设置好的行为规则，实现视频分析的过程，如入侵、丢包、越界等2.3. 功能的应用遗留物体检测：车辆或其他目标物停靠或滞留超过一定的时间，对被蓄意放在设定区域的物品进行探测并报警比如有人遗留包裹或爆炸物等适用市场： 机场，地铁等交通要塞的反恐行为侦测 银行，仓库，博物馆，珠宝店等复杂环境的公共场合隧道，高速公路违章停车的检测学校，幼儿园等移走物体检测：当设定的监控区域内目标物被移走，替代或恶意遮挡时发出报警用来保护财产安全适用市场： 银行，博物馆，珠宝店等放置贵重物品的场所财务室，展览馆停车场商场，小区等第三章 入侵检测、PTZ智能跟踪系统功能概述入侵检测是在摄像机监视的场景范围内，可根据监控需要和目的设置警戒区域，系统可以自动检测入侵到警戒区域内的运动目标及其行为，一旦发现有满足预设警戒条件，则自动产生报警信息，并用告警框标示出进入警戒区的目标，同时标识出其运动轨迹PTZ智能跟踪是在摄像机监视的场景范围内，当移动目标出现后，用户可以手动锁定（例如通过鼠标点击来锁定目标）或预置位自动触发锁定某个运动目标，来触发PTZ摄像机进行自主自动的PTZ跟踪，并自动控制PTZ摄像机的进行云台全方位旋转，针对被锁定的运动目标进行视觉导向的自动跟踪，以确保跟踪目标持续出现在镜头中央。

入侵检测、PTZ跟踪系统功能在具有高度安全标准的地方，FIRS公司所提供的产品毫无疑问是完全可以满足高安全级别监控系统应用需求的公司提供的SDK开发接口与系统平台的开发完全可以实现系统平台软件的多功能、多需求等变化需求，特别是我公司智能视频分析产品入侵检测、PTZ智能自动跟踪应用于系统平台之后所具有的良好表现及应用入侵检测FIRS智能视频分析监控系统在检测成功率（POD）、检测误报率（FAR）、自动跟踪能力、系统易用性等方面较同类产品均有非常出色的表现在实际测试应用中，我公司产品经历了多种恶劣的天气，包括台风、黑夜以及南方50年一遇低温雨雪冰冻天气在所有这些恶劣的条件下，FIRS智能视频分析监控系统都可以识别潜在威胁并提前发出预警例如，在入侵者试图穿越周界安全线之前，视觉监控系统就能识别并锁定了入侵者，这是传统的完全依靠人力来进行视频监控的系统所不具有的智能功能在周界防范实际应用中，智能视频分析监控系统同时会遭受着众多环境因素的干扰，包括自然和人为等因素干扰，如何自动识别、排除诸多干扰因素的对FIRS的智能视频分析系统的检测成功率（POD）、误报率提出了很高要求，同时也是休现产品智能及实用的重要指标。

而经过我公司研发人员的努力完善和改进，在实际应用中FIRS的智能视频分析系统排除各种干扰具体表现如下：自然环境干扰：u 在大风情况下摄像机的抖动，监控画面背景运动，形成干扰； u 邻近树林的阴影移动，以及树木枝叶的摆动干扰； u 野生小动物、飞鸟、家畜等干扰； u 春季雨水及冬季雨雪天气干扰；u 夜晚在星光级的背影环境u 阴天低照度环境人为干扰因素：u 过往行人及车辆干扰u 议会外过往车辆的灯光闪动；u 监控环境还存在大量的人为因素影响，给视觉监控系统带来干扰：u 在设定好的狭长的监控区域防区内要求视觉监控系统必须在很短的时间内识别出入侵者FIRS公司智能视频分析系统以优异的算法及功能表现排除以上众多干扰之后，实际长时间应用中对不同人为的入侵对像及方式系统的探测成功率（POD）高达99%以上！图1 FIRS智能视频分析监控系统——入侵检测。