一款低成本智能视频分析系统设计

摘要：以DM642为核心，设计了一款智能视频分析系统，支持标清视频。采用模块化设计，通过视频智能分析，对目标实现了检测、识别、跟踪及预警功能。

0 引言

随着安防监控系统的快速发展，新型智能视频分析技术也愈来愈成熟。智能视频分析系统是以图像处理技术为核心，除具有传统安防监控系统的所有功能以外，还具有对威胁目标检测、识别、跟踪及预警、以太网视频传输等功能，能实现复杂场景的24 h不间断监控并自动预警。

目前广泛使用的安防监控系统基于传统PC平台，成本高、体积大、操作复杂，使用范围受限。

本文以德州仪器公司(TI)DM642为核心，设计及实现了一款低成本的智能视频分析系统，该系统通过分析视频流，实现对威胁目标的检测、识别、跟踪和预警功能，并通过以太网实现视频的压缩传输。产品可广泛用于传统视频监控工程的建设中，提升安防监控系统智能化程度。

1 硬件组成

本文采用了美国TI公司的DM642处理器，该处理器的内核是主频600 MHz TMS320C64xDSP内核，能有效实现复杂的视频处理及分析算法。

智能视频分析系统硬件平台提供1路模拟视频输入、2路RS 232以及1路以太网口，可以外接标准CMOS摄像头和监控后端。该系统的硬件采用了模块化设计，由图像处理板、电源模块、视频IP模块组成，如图1所示。

图像处理板用于接收摄像机的模拟视频，对视频流进行分析处理，将处理后的模拟视频流传给视频服务器IP模块。

视频服务器IP模块接收经过分析处理的模拟视频流，输出编码压缩后的视频信息给监控后端。接收监控后端的参数设置及控制信息，并将参数设置信息传给图像处理板，并将控制信息传给外联的现场告警设备控制设备的启停。

2 软件架构及流程

智能视频分析系统软件主要包括视频处理模块、智能分析模块、决策模块、图像压缩模块等。系统软件工作流程如图2所示。所有算法的接口都符合TI公司的xDAIS标准。

视频处理模块包括数据采集、数据处理和预处理，如图3所示。CMOS摄像机的模拟视频信号经过图像处理板的A/D芯片采集后，编码输出标准的YUV数字化视频流，图像处理板对YUV数字化视频流进行视频预处理。

视频预处理模块的算法包括数据处理和预处理两部分内容。数据处理用于对采集到的视频流进行调整、压缩和存储，用于该视频流通过以太网传输。预处理主要包括摄像机标定，以及图像的滤波、增强与恢复等。图像处理板经A/D芯片捕获的原始码流，由于光照、噪声、抖动、镜头畸变等原因，图像的原始质量不高，所以需要对其进行预处理，提取需要的信息。

在使用摄像机设备之前需要对摄像机镜头参数进行标定，包括求取摄像机镜头的外部参数和内部参数。外部参数是指摄像机镜头相对于大地坐标系的位置和方向;内部参数为摄像机镜头的光学特征参数，这些参数包括镜头的焦距值、径向镜头畸变值、轴向镜头畸变值以及其他系统误差参数值。

智能分析模块主要是对预处理后图像中感兴趣的目标信息进行检测和测量，获得这些目标的客观信息。智能分析模块包括目标分割、目标定位、目标跟踪和特征提取等算法，如图4所示。

智能决策模块是利用智能分析模块的结果，通过研究图像中多个目标的性质和它们之间的联系，得出对图像内容含义的理解，包括对连续场景的解释，从而实现对威胁目标的识别、跟踪及预警。智能决策模块包括目标识别、行为理解、威胁估计和决策推理等算法，如图5所示。

3 结语

本设计在DM642平台上实现了智能视频分析系统，通过优化算法，能满足复杂场景的24 h不间断的高效监控的要求，具有误报警率低的优点，实现了低成本的标清智能视频分析，应用前景广阔。