徐群+李家輝+劉子良

摘 要：科技不斷發(fā)展，智能視頻分析系統(tǒng)應(yīng)運而生，但其整體不夠完善，由于檢測規(guī)則少，系統(tǒng)還存在著圖像易抖動、漏報和誤報率高等問題。針對這些問題，本文提出了相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；智能視頻分析；視頻監(jiān)控

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

我國的嵌入式智能視頻分析技術(shù)尚且處于發(fā)展階段，國內(nèi)大部分的廠家通過購買國外技術(shù)來實現(xiàn)分析服務(wù)器量產(chǎn)上市。但在后續(xù)的發(fā)展中，由于缺少后端硬件，產(chǎn)品尺寸過大，再加上耗電量大，整個智能監(jiān)控產(chǎn)品悄然發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由原本的的PC的架構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向嵌入式架構(gòu)。

1 智能視頻分析系統(tǒng)硬件設(shè)計

當前，智能視頻分析硬件一般都是采用 TI 公司芯片，本研究以達芬奇（Davinci）芯片為主。硬件系統(tǒng)主要采用的是模塊化設(shè)計，在該設(shè)計方法下，系統(tǒng)分成了多個模塊，各個模塊的功能不一。其中的實時視頻圖像是由圖像采集設(shè)備得到的，視頻信號收集后，通過視頻解碼芯片進行轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字視頻信號，最終傳入DM6446的視頻處理前端（VFPE），此時還需要經(jīng)過VPSS 處理，完畢后方可存入DDR2SDRAM。或者還可以通過另外一種方法，就是由外部顯示設(shè)備輸出；將視頻圖像數(shù)據(jù)輸入到DSP子系統(tǒng)中，其后根據(jù)檢測規(guī)則，利用相關(guān)應(yīng)用程序進行分析處理與檢測判斷，最后由ARM 子系統(tǒng)收錄檢測結(jié)果，同時進行外圍控制，如果發(fā)現(xiàn)有入侵視頻，需要將其存儲到 ATA 硬盤模塊中。

2 分析系統(tǒng)軟件設(shè)計

本項目所采用的智能視頻分析系統(tǒng)的原理如圖 1。

（1）視頻穩(wěn)定模塊。視頻穩(wěn)定模塊，就是對攝像機起到穩(wěn)定作用，減少抖動所帶來的影響，以此來避免跟蹤結(jié)果的誤差。視頻穩(wěn)定的本義是篩選背景特征后，對其加以匹配，得出位移，位移方向或是水平或是垂直，這是對視頻進行實時補償?shù)捏w現(xiàn)。

（2）背景提取。智能視頻分析運動的目標檢測算法共有三種，分別是光流法、背景差分法和幀間差分法。 背景提取指的是在保證時間t不變的情況下，觀察固定像素，得出統(tǒng)計可能性，從而建立一個場景模型，且是基于像素點的。在本次研究中，我們主要采用了Stauffer 和 Grimson 的多高斯分布兩種背景提取方法。

（3）圖像形態(tài)學(xué)操作。在生成圖像差異后，還需要對其進行二值化，得出大概的圖像前景輪廓圖。但輪廓圖需要經(jīng)過二次清理，例如將某些獨立的像素或噪聲移除、連接臨近的像素，通過圖像閉運算操作便可以完成這些操作。

（4）連通區(qū)域。連通區(qū)域指的是連接所有相鄰的像素，并對它們進行標記后計算。標記，位址，大小都屬于連通區(qū)域的范疇，這些因素傳至跟蹤算法后，再做進一步處理。

（5）多假設(shè)跟蹤算法。多假設(shè)跟蹤的算法的目的在于將 t 時刻的二值化前景和t-1 時 刻的二值化前景建立起對應(yīng)的關(guān)系。這屬于一個基本問題，涉及到數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，在本次研究中，我們就用到了其中的多種特征進行關(guān)系建立。

（6）三維校正。由于多假設(shè)跟蹤算法是基于像素點的，該種算法的輸出都是虛設(shè)單位，如大小、速度、高度等。此時可以利用攝像機，對其參數(shù)進行設(shè)置，如視角、像機高度和傾斜角，從而建立起一個三維轉(zhuǎn)化關(guān)系，打破了二維的限制，通過這種方法將跟蹤算法的輸出轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實單位。

（7）物體分類。本研究采用的物體分類方法較為簡單，也更加直觀。根據(jù)三維校正的輸出，我們得出了物體在現(xiàn)實世界中大概的大小，高度，速度，長寬比等，并對其進行常識分類。

（8）規(guī)則判定引擎。規(guī)則判定引擎的規(guī)則判定非常強大，且具有較強的靈活性，如果不滿意預(yù)設(shè)規(guī)則，用戶還可以根據(jù)自身需求，進行自定義規(guī)則設(shè)置。

（9）XML 生成器。由于XML普及性較強，XML生成器的作用是將所有的智能視頻分析引擎的輸出，如大小、速度和高度等因素，將它們轉(zhuǎn)化成 XML 格式，其后進行二次輸出。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

（1）智能視頻分析實現(xiàn)。智能視頻分析具有兩個模塊，一是智能視頻分析，二是視頻編碼與發(fā)送。視頻分析模塊接收到原始視頻后，先對其進行解復(fù)用，得出單路視頻標記通道 ID，然后將空 buffer返到采集線程環(huán)節(jié)，根據(jù)通道 ID的不同，對視頻原始數(shù)據(jù)進行處理，此時注意不可一同處理，要按照智能分析算法和規(guī)則實行；視頻編碼與發(fā)送模塊是通過 DSP 進行實時的H.264編碼， 然后形成NAUL 數(shù)據(jù)，此時要用到RTP 流媒體，對NAUL數(shù)據(jù)進行實時傳輸協(xié)議封裝，從而建立起相應(yīng)的傳輸鏈路，其后要創(chuàng)建 socket，最后按照組播的方式，將RTP 數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。

（2）客戶端監(jiān)控實現(xiàn)。隨著Internet 技術(shù)的蓬勃發(fā)展，B/S 模式的視頻服務(wù)機制應(yīng)運而生，它本質(zhì)上具有較強的先進性，對C/S 服務(wù)機制起到良好的改進作用。其利用了先進的開發(fā)技術(shù)，管理性優(yōu)越，維護起來也較為簡單，因此在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，本文就 DM6446+Linux+Web Server 體系架構(gòu)進行了深入探究，并結(jié)合先進的智能分析算法，開展嵌入式智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實驗，通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，這種方法能夠有效的降低系統(tǒng)漏報和誤報的幾率。系統(tǒng)中還采用了新型的IP 接入方式，用戶可以利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，使用瀏覽器下載 Active X 控件，其后就可以根據(jù)自身需求對客戶端進行自定義設(shè)置，大大提高了系統(tǒng)的便利性與實用性。

參考文獻：

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