基于DM642平臺的智能視頻分析系統設計

隨著(zhù)安防監控系統的快速發(fā)展，新型智能視頻分析技術(shù)也愈來(lái)愈成熟。智能視頻分析系統是以圖像處理技術(shù)為核心，除具有傳統安防監控系統的所有功能以外，還具有對威脅目標檢測、識別、跟蹤及預警、以太網(wǎng)視頻傳輸等功能，能實(shí)現復雜場(chǎng)景的24 h 不間斷監控并自動(dòng)預警。

目前廣泛使用的安防監控系統基于傳統PC 平臺，成本高、體積大、操作復雜，使用范圍受限。本文以德州儀器公司(TI)DM642為核心，設計及實(shí)現了一款低成本的智能視頻分析系統，該系統通過(guò)分析視頻流，實(shí)現對威脅目標的檢測、識別、跟蹤和預警功能，并通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現視頻的壓縮傳輸。產(chǎn)品可廣泛用于傳統視頻監控工程的建設中，提升安防監控系統智能化程度。

1 硬件組成

本文采用了美國TI公司的DM642 處理器，該處理器的內核是主頻600 MHz TMS320C64xDSP 內核，能有效實(shí)現復雜的視頻處理及分析算法。

智能視頻分析系統硬件平臺提供1 路模擬視頻輸入、2路RS 232以及1路以太網(wǎng)口，可以外接標準CMOS攝像頭和監控后端。該系統的硬件采用了模塊化設計，由圖像處理板、電源模塊、視頻IP模塊組成，如圖1所示。

圖像處理板用于接收攝像機的模擬視頻，對視頻流進(jìn)行分析處理，將處理后的模擬視頻流傳給視頻服務(wù)器IP模塊。

視頻服務(wù)器IP模塊接收經(jīng)過(guò)分析處理的模擬視頻流，輸出編碼壓縮后的視頻信息給監控后端。接收監控后端的參數設置及控制信息，并將參數設置信息傳給圖像處理板，并將控制信息傳給外聯(lián)的現場(chǎng)告警設備控制設備的啟停。

2 軟件架構及流程

智能視頻分析系統軟件主要包括視頻處理模塊、智能分析模塊、決策模塊、圖像壓縮模塊等。系統軟件工作流程如圖2所示。所有算法的接口都符合TI公司的xDAIS標準。

視頻處理模塊包括數據采集、數據處理和預處理，如圖3所示。CMOS攝像機的模擬視頻信號經(jīng)過(guò)圖像處理板的A/D 芯片采集后，編碼輸出標準的YUV 數字化視頻流，圖像處理板對YUV 數字化視頻流進(jìn)行視頻預處理。

視頻預處理模塊的算法包括數據處理和預處理兩部分內容。數據處理用于對采集到的視頻流進(jìn)行調整、壓縮和存儲，用于該視頻流通過(guò)以太網(wǎng)傳輸。預處理主要包括攝像機標定，以及圖像的濾波、增強與恢復等。

圖像處理板經(jīng)A/D 芯片捕獲的原始碼流，由于光照、噪聲、抖動(dòng)、鏡頭畸變等原因，圖像的原始質(zhì)量不高，所以需要對其進(jìn)行預處理，提取需要的信息。在使用攝像機設備之前需要對攝像機鏡頭參數進(jìn)行標定，包括求取攝像機鏡頭的外部參數和內部參數。

外部參數是指攝像機鏡頭相對于大地坐標系的位置和方向;內部參數為攝像機鏡頭的光學(xué)特征參數，這些參數包括鏡頭的焦距值、徑向鏡頭畸變值、軸向鏡頭畸變值以及其他系統誤差參數值。

智能分析模塊主要是對預處理后圖像中感興趣的目標信息進(jìn)行檢測和測量，獲得這些目標的客觀(guān)信息。智能分析模塊包括目標分割、目標定位、目標跟蹤和特征提取等算法，如圖4所示。

智能決策模塊是利用智能分析模塊的結果，通過(guò)研究圖像中多個(gè)目標的性質(zhì)和它們之間的聯(lián)系，得出對圖像內容含義的理解，包括對連續場(chǎng)景的解釋?zhuān)瑥亩鴮?shí)現對威脅目標的識別、跟蹤及預警。智能決策模塊包括目標識別、行為理解、威脅估計和決策推理等算法，如圖5所示。

3 結語(yǔ)

本設計在DM642 平臺上實(shí)現了智能視頻分析系統，通過(guò)優(yōu)化算法，能滿(mǎn)足復雜場(chǎng)景的24 h不間斷的高效監控的要求，具有誤報警率低的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現了低成本的標清智能視頻分析，應用前景廣闊。