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1、基于运动检测的分辨率自适应视频监控系统1.方案概述 视频监控系统发展了短短二十几年时间，从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控，发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天，我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV)，到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR)，到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。 第一代视频监控是传统模拟闭路视频监控系统(CCTV)。依赖摄像机、缆、录像机和监视器等专用设备。例如，摄像机通过专用同轴缆输出视频信号。缆连接到专用模拟视频设备，如视频画面分割
2、器、矩阵、切换器、卡带式录像机(VCR)及视频监视器等。 第二代视频监控是当前“模拟-数字”监控系统(DVR)：“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案，从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号，通过DVR同时支持录像和回放，并可支持有限IP网络访问，由于DVR产品五花八门，没有标准，所以这一代系统是非标准封闭系统。 第三代视频监控是未来完全IP视频监控系统IPVS：全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器，并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件，可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、
3、记录并打印，而不是生成连续模拟视频信号形式图像。 随着宽带网络的普及和行业管理部门对管理水平提高的需求增加，城市公安、交通、金融、环保、电力、医疗、教育等管理部门对城市范围内的大型联网安全与视频监控平台的需求也在这两年开始大量增加，其中尤其以城市公安和金融领域的需求最为突出。因为视频监控中是7*24小时不间断，因而其产生的数据量是非常大的。 因而我们急需一种很好的解决方案，既保存有用的信息，而又最大可能的压缩监控数。在这种需求的推动下，本方案就应运而生了。一般而言，监控系统拍摄的监控录像绝大部分时间都是静止的画面，这种画面实质上是利用价值非常低的甚至是完全没有的。对这一部分数据进行压缩，是本方
4、案的切入点。本方案的核心思想就是：在既有监控系统的基础上，对有运动物体和无运动物体的监控画面区别对待。对于有运动物体存在的画面用较高的分辨率去拍摄和存储，对于无运动物体的静止画面用较低的分辨率去拍摄和存储，通过这种方法达到既清楚地保存有用信息，又实现对存储资源的最优利用。2.需求分析 随着数字信息时代的到来，数字化高新技术产品日益增加和完善。各行业为了提高和完善生产、管理水平和增加竞争性，都争先采用完善的高新技术产品，视频监控系统就是信息时代的产物之一。视频监控系统是管理人员高质量管理的理想工具；也是公共安全、防盗防范必不可少的强有力的得力助手。利用它可以大大减少不必要的人力，实时监视可视区域
5、，做到控制现场实际工作现状，实时快速的反映所发生的一切事物，便于管理者及时应付处理突发事件等。 视频监控系统是安全防范技术体系中一个重要的组成部分。目前这种系统的应用在我国发展极快，市场竞争激烈。 但是目前市场上的视频监控系统有一个硬伤，那就是它产生的数据量极大。以目前市场上几种主流的录像机为例。CIF（352*288）、2CIF（704*288）、QCIF（176*144）、4CIF（704*576)分辨率的不同导致几种录像格式数据量相差很大。市面主流采用的是CIF和4CIF格式。如果以码率来计算，可得到一个相对准确的时间（码率可在设置菜单里看到）。以2M码率为例，一个通道一小时需要占用：2
6、048Kb/8*3600/1024=900M，一个通道一天（24小时）需要占用：900*24/102421G。就采取H.264压缩算法，CIF分辨率的一通道一小时大概需要100-150M，4CIF的就是4倍CIF的数据量。一个通道一天就要产生如此大的数据量，那么试想一个城市所有的治安摄像头一个月，一年要产生多少数据量。如此巨大的数据量需要花费多少的存储设备去存储。 我们当然可以单纯地通过降低视频的分辨率去减少数据量，但是这已经违背了 我们建立视频监控系统的初衷。因而我们急需一种方案既达到视频监控的目的（也就是有用画面不能太模糊）又不至于产生太大的数据量。 我们当然也可以减少视频存储的长度来减少
7、数据量，但是这也是不明智的，尤其是在我们的治安监控中，常常需要调取1个月以前，甚至几个月以前的监控录像，来帮助公安民警破获案件。 从以上的需求分析中我们可以看出，现有视频监控系统有一个不可调和的矛盾，因而我们的方案的市场潜力是巨大的，我们提出的方案可以取代市场上所有既有的视频监控系统。3.可行性分析1.技术可行性： 此方案在技术上有这样几个关键点：1.运动检测算法。2.静止到运动的切换算法。3.运动到静止的切换算法。运动检测的算法目前有很多成熟算法，如背景相减法、时域差分法、背景统计模型分类法和光流场法。这些算法各有千秋，可以根据不同的监控应用选择不同的检测算法。从静止到运动的切换需要一个执行
8、时间很短的算法，也即一旦检测到运动信息，马上提高摄像机的分辨率，这样才可以保证不遗漏重要的信息。从运动到静止的切换算法需要更加灵活的算法，我们必须区分对待不同间隔的运动事件的出现。也即两个运动事件出现的间隔为1分钟和5分钟，我们系统采取的动作应该是不同的。如果两个运动事件连续出现的间隔很短，很有可能接下来又会有运动出现，也即这里是一系列运动事件。因而在这段时间内，我们都必须用较高的分辨率去录像。 举个例子来说明这个算法：假设当前是静止画面，30秒后，系统检测到运动事件（A）发生，此时系统会马上提高摄像头的分辨率。如果在A发生后的30秒内再没有检测到运动事件的发生，那么30秒过后就可以减低摄像头
9、的分辨率；但是，如果A发生后的30秒内又检测到运动事件（B）的发生，那么除非在B发生后的1分钟内没有运动事件的发生，系统才会以较低的分辨率去拍摄，否则，如果在B发生后的一分钟内又发生了C事件，那么下一次就是侦探在C发生后的1.5分钟内，看是否有运动事件的发生。如此下去。2.实用可行性分析： 此方案通过对既有的视频监控系统改进，在不损失有用信息的前提下，达到资源的最大化利用。这种方案可以适用目前所有的既有视频监控系统，因而市场潜力巨大。这种改进是可行的，并且也是较方便的。因为我们的改进不用重新布线，只需对摄像头和监控室进行升级。通过这种改进，优点是显而易见的，通过我们的估算，这种升级对于小区楼宇
10、监控能够节省一半左右的存储空间。4.系统规划与建设 根据系统设备的功能，我们可以将设备分为前端设备、控制系统和视频服务器。前端设备主要是由分辨率自由可控的摄像头组成用于采集图像信息，控制系统主要用来实时控制前端设备所采集的图像的分辨率，视频服务器由电脑主机组成，用来存储录像和实现运动检测。 由于此方案的实施大部分是对原有监控系统的升级，所以系统建设主要就是对原有摄像头的更换和机房电脑主机的更换，更换后的摄像头必须能够多分辨率可调，更换后的主机必须能够实现运动检测，并且有快速的运算能力。最大限度减少画面的延迟。 在对原来系统进行升级的时候还存在这样一种情况，原系统所采用的摄像头本来就是很好的，分
11、辨率很高的摄像头。这种情况下，我们不必更换摄像头，而是在视频服务器上通过对静止画面进行下采样的方式实现对静止画面的压缩存储，一样达到了视频分辨率可控的效果。这种情况下，更新换代所付出的代价更加小，系统升级更加容易实现。 总之，不论是升级还是重建，系统建设的难度并不大，和普通视频监控系统并无太大区别，系统的关键技术在视频服务器中嵌入的算法。这才是核心。因而，这种升级对于系统施工来说基本没有影响。5.方案预算 我们以一个小区楼宇里面的16个摄像头为例来做预算。名 称规 格数量单 价合 计备 注高清红外线一体化摄像机164480.004480.0012颗8,0.01Lux/F1.2进口镜头，420T
12、V超高线，日夜转换专用红外摄像.摄像机专用变压器SDC012V1635.00560.00日本精工室内外通用支架PTI-0011625.00400.00室外专用防水多路视频传输线缆RVVS8*0.58002.001600.00全部纯铜设计，做工精细，室外专用室外专用防水电源线缆RVV2*0.758001.801440.00公安部指定产品，国标BNC接头纯铜324.00128.00BNC接头H.264 16路硬盘录像机DH-160412950.002950.00浙江 大华，国内名牌1000G监控专用硬盘ST-1000G1400.00400.0019寸液晶显示器1740.00740.00附材膨胀螺栓
13、、胶带等1100.00100.00小计12798.00施工费15%（1900）税金5%（640）合计15388.00 当然对于越大的小区，平均下来每个监控点的费用越低。6.运作模式高新技术产品的市场营销与传统的产品与服务的市场营销不同，举个例子来说，对于那些不为普通用户所熟悉的监控系统它们的营销就与诸如可口可乐这些妇孺皆知的产品的营销存在着极大的差异。客户对如何使用这些高技术的产品和如何充分发挥它们的作用感到没有把握，甚至是怀疑，这就需要采用不同于固有的营销策略不同的营销策略。划分市场并选择目标市场的本质思想是，识别那些具有相似需求及消费行为牲并对公司提供的产品和服务做出响应的客户。同那些企图
14、触及尽可能多的客户、并希望他们中的一些会对产品感兴趣的营销方法相比，直接定位于特定目标 市场营销努力会更加有效率，并且可以获得客户的响应。我们都已熟知八二法则，就是指某类产品80%的售出产品通常总被客户总数20%的人购买。从业务运营一年的时间可以发现，目前网络视频监控业务的目标用户主要定位于行业大客户，而能否锁定，攻下这片20%的客户数也将决定了网络视频监控业务业务能否有更广阔的市场的一个横向标杆，而20%中的重要目标锁定更是重之所重，而这种目标市场的选择往往被比喻成为滩头阵地的识别，即确定打入主流市场的哪个目标市场。识别滩头阵地的指导思想就是滩头阵地对周围地区有引导作用，因为这些客户之间的关
15、系及其它原因，对整体产品要求的相似性，很容易就对该现象特别是形象直到指导作用。也就是我们所说的带头效应。从业务发展的状况来看，我们的行业客户主要为金融、石油、军队、海关、政府机构、连锁行业、社会防控安全、交通等大型机构。但我们业务应用还可涉及到如生产型企业、环境保护、质量监督、卫生防疫、安全监督、教育、工业等领域，而从新的业务需求来看，很多新的领域也要求走向全国联网，实现有效管理，提高企业形象。此方案在试试过程中潜在的风险就是，系统刚刚问世打入市场的时候，客户对系统的效果无法预见，因而对时候升级为我们的系统犹豫不决。针对此问题，我们可以自己建立一个小型的分辨率自适应监控系统，将效果直观的展示给客户看，通过这种强有力的表现方式，我相信客户会有我们的产品充满信心。每个参赛团队需提交一份智慧城市创意设计方案，创意要求具备新颖性、创造性和可行性。参赛方案要围绕智慧城市建设，创造性地提出行业软件和产品的智慧应用解决方案或产品。参赛作品必须保证是原创作品，由团体设计提出的。以下情况自动免除参赛者的参赛资格:(1) 提交的内容不完整、不健康、不真实；(2) 涉嫌作弊行为，侵犯他人知识产
