基本信息
- 项目名称：
- 电子哨兵系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为满足海岸线安防，以及水资源环境保护等对水域环境的智能监控的需求，本研究小组结合图像工程、网络通讯、嵌入式应用等技术，设计并实现了一个包括检测、报警、存储、查询、资源共享等功能的水上目标智能监控系统。本作品设计了一个水上夜间监控的仿真实体模型，并在其上进行了测试实验，较好的解决了水面波纹以及夜间低照度噪声等干扰对智能检测的影响，实现了对夜间水上目标的检测与行为分析，使本作品有较强的实用推广价值。
- 详细介绍：
- 随着人们安防意识的提高以及视频监控技术的不断发展，视频监控系统得到了广泛的应用，并朝着智能化，网络化，与嵌入式系统相结合的趋势发展。智能视频监控系统（IVS）有效克服传统视频监控系统依赖人力监控造成的高成本、低效率、漏报率高等不足，成为当今视频监控的发展趋势。 然而，由于水上和夜间环境的强干扰及目标信号微弱的原因，目前，针对这两种环境而开发的智能监控系统尚不完善。本研究小组在对国内外IVS系统的发展进行深入的调研后，确定了本作品的基本构思：结合图像工程学、网络通讯、嵌入式应用等技术，着重对水上、夜间两种复杂环境下的目标检测进行深入的研究，致力于开发智能化、网络化并结合嵌入式系统的视频监控系统。 同时，设计一个夜间水上环境下的智能监控系统的实体模型，模拟现实场景验证所实现方法的有效性。 本系统实现了以下六个具有特色和技术优势的功能。 1）DSP嵌入式系统与PC机相结合，弥补了单独使用嵌入式系统或服务器的不足，能够迅速完成多种视频分析工作。 2）较好的解决了视频监控领域中复杂环境下的运动目标检测这一难点，克服夜间视频信号弱、水面波动反光强等不良干扰，能较准确提取出运动目标相关信息。 3）实现了越过警戒线和闯入警戒区等违章行为的智能识别。 4）采用基于事件驱动的关键帧提取技术，生成视频摘要。在需要回放视频时，能够通过视频摘要对关心事件快速定位，方便视频的检索与回放。 5）能够及时对突发异常事件进行语音、无线和短信报警，并提供语音、振动、蜂鸣、文字等多种报警模式，满足不同用户在各种场合下的使用。 6）在其他部门需要监控资料时，能够在获得主机授权的情况下，通过搭建的网络获得需要的相关资源。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的 本作品旨在设计一个小型智能视频监控系统（IVS）的实体模型，模拟哨兵的警惕性，对包含水面环境的区域进行24小时实时监控。本作品结合安防监管的需要，扩大IVS系统的监控范围，重点对水面、夜间等复杂环境进行有效监控，做到对现有智能视频监控领域的补充。 基本思路 利用具有红外夜视功能的摄像头、嵌入式DSP芯片以及计算机，构成网络化的智能视频监控系统。摄像头将采集到视频信息传输给DSP进行运动目标检测，然后将目标的位置、运动状态等数据信息实时通过网络发送到PC机服务器进行智能分析判断，若分析出目标的异常行为，则及时触发多种报警装置，并生成关键视频摘要以提高后期检索视频的效率。同时，录制的视频及分析日志，可以通过搭建的服务器在各个需要的部门间共享。 创新点 1）基于DSP的目标检测方法 2）目标行为分析判断方法 3）基于事件驱动的视频摘要生成方法 4）异常事件发生的报警方法 5）服务器管理方法 主要技术指标 1）复杂的水上，及夜视环境下运动目标的准确检测，以及目标异常行为的准确判断。 2）包括白天、夜间、陆地及水面各种环境下的目标检测及不同环境的灵活切换； 3）基于事件驱动的视频摘要的准确生成，能够根据事件进行视频检索和回放。
科学性、先进性
- 科学性 1）运动目标检测与行为分析方法 本系统对于背景变化无规律，干扰因素复杂的水面监控环境，我们有效克服了动态背景不易建模的难点，能准确迅速的提取出运动目标并进行有效分析。 2）嵌入式系统与服务器结合的系统结构 本作品采用嵌入式系统与计算机系统相结合的系统结构，可实现网络化的信息管理与传输。 3）基于事件驱动的视频摘要生成方法 本作品按照事件产生的起始与结束定义为一段独立的事件，并以事件的关键帧生成视频摘要。 先进性 1）系统结构的先进性 嵌入式DSP芯片与PC机相结合，有效地弥补了二者单独使用时的缺陷，做到了信息处理更迅速、系统工作更稳定，可完成复杂的视频分析工作。 2）适应复杂监控场合的先进性 本系统不仅能在常规环境下准确检测出运动目标，还可对水面及夜间等复杂环境中的运动目标做出有效检测，实现了对多种环境的有效监控，扩大了智能视频监控的应用范围。 3）目标异常行为分析的先进性 本系统实现了多种目标异常行为的自动分析，并可依用户的需要及时报警。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年5月，获西安理工大学国防生科技项目一等资助。 2010年11月，获西安理工大学自动化与信息工程学院，第十九届“理奥杯”科技节 硬件类 特等奖。 2010年11月，获西安理工大学，第十九届大学生课外学术科技作品竞赛，一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 系统整体技术或部分核心技术的技术转让。
作品可展示的形式
- 实物，模型 ，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明 系统所包含的硬件设备主要包括：红外夜视摄像头、嵌入式DSP处理器、PC机、报警手持终端用视频线将DSP和摄像头连接，然后通过网线将DSP和PC机连接起来。用户通过PC机终端软件操作系统。 推广前景 本系统特有的针对水面和夜间环境下的监控功能，有着广泛的推广应用前景。可以辅助多领域的安全监控，对社会的安防具有积极作用。可以协助航道交通、港口码头的监控管理，保证水上交通更规范化，监管信息化、智能化。同时，本系统还可以应用于对水源地、湿地、湖泊、海洋的监控，保护湿地环境不被破坏，防止非法采砂、过度捕捞等行为，保证水上生态环境的可持续发展。 市场分析和经济效益预测 目前市场上还没有针对水上环境的智能监控产品，然而随着水上交通的发展，水资源保护的日益迫切，对智能监控系统的需求也随之增强。本作品可以在需要安全保障的领域均完成良好的辅助监视功能，应用领域广泛。在良好的推广前景下，电子哨兵系统将会从多个方面带动相关产业的发展，蕴藏着巨大的社会、环境和经济效益。
同类课题研究水平概述
- 我国从世纪初才开始介入智能视频监控的研究，研究的领域主要集中于智能楼宇安防、交通管制等无人值守监控技术。全国智能视觉监控学术会议从2002年成功举办第一届以来已经成功召开了两次，会议由国家自然科学基金委员会、国家计划计算机软硬件技术组、中国自动化学会、中国科学院自动化研究所举办。该会议不仅为国内的研究人员提供了一个良好的交流平台并且不断推动着国内智能视频监控技术的研究与发展。 目前国内从事智能视频监控的研究单位主要有中国科学院自动化所、清华大学、北京大学、浙江大学、吉林大学、国防科技大学等。其中清华大学数字视频与智能监控实验室正在进行基于图像处理的远程身份鉴别系统的研制与开发，浙江大学信电系智能交通研发中心致力于智能交通监控系统的研究工作。 美国Vidient公司推出了SmartCatch系统。该系统的主要特点是通过使用先进的机器学习、多物体跟踪和行为推理技术，能够提供包括周边入侵、人群密度、滞留物品等十余种事件的准确监测。该系统主要应用于机场安防监控，如美国旧金山国际机场、美国圣地亚哥国际机场、德国法兰克福国际机场、美国交通安全管理局等。智能视频监控系统SmartCatch荣获美国2005年Frost&Sullivan产品创新大奖。 法国VisioWave公司提供的VisioWave视频监控系统。该系统除了具备一定的运动监测技术之外，高效的视频压缩、智能化地利用网络和灵活的存储归档机制也是这一系统的特色。VisioWave先后赢得巴黎、纽约、伦敦三大地铁的智能视频安防项目，其中纽约地铁项目摄像头的数量达到了惊人的25000多个。 本作品作为重点针对水上环境及夜间目标的监测系统，适用于包括海岸线、湿地湖泊、水源地等近水区域监控的系统，在夜视环境下的底信噪比目标检测方法，以及水上的水波纹等强干扰环境下的目标检测与行为分析具有明显的特色。
