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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date多维立体视频监控平台北京市电子政务建设项目初步设计报告编制规定多维立体视频监控平台设计方案-目 录全时空立体视频监控平台I设计方案I1项目建设背景12需求分析12.1业务需求分析12.2技术需求分析23建设目标与建设内容33.1建设目标33.2建设内容34方案设计64.1总体设计64.2前端数据采集74.2.1摄像机点位规划74.2.2巡更点位规划74.3全时空立体视
2、频监控平台系统74.3.1平台架构74.3.2硬件组成104.3.3多中心部署114.3.4关键技术134.3.6特点与优势224.4传输设计234.5大屏显示系统234.6存储系统设计244.7室外设备防雷设计254.8供电系统设计255系统功能255.1重点区域大场景监控255.2关键路径自动巡航265.3二维/三维信息关联265.4摄像机反向关联265.5球机协同追视265.6历史事件回溯265.7监控盲区查询和补点规划265.8周界入侵检测275.9哨兵异常状态检测275.10跨镜头目标跟踪275.11人脸识别275.12车脸识别275.13异常音频检测285.14系统多级级联286效
3、益分析287技术指标297.1平台性能297.2网络高清枪机307.3网络高清球机307.4存储设备317.5核心交换机317.6高性能图形服务器327.7视频资源接入服务器327.8球机联动控制服务器327.9视频存储管理服务器327.10智能分析服务器327.11光端机337.12防雷元件347.13电源浪涌防雷器348设备配备与型号358.1前端监控设备358.2中心服务设备368.3存储设备378.4传输设备388.5软件配置381 项目建设背景为确保重点地区范围的绝对安全，减少各类安全事故的发生，提高重点地区的管控能力，视频监控系统已经广泛应用于重点地区建设中，它突破了时间和空间限制
4、，通过对重点地区的实时视频监控，将使得重点地区日常管理及安全防范工作上了一个新台阶，为建设新型数字化重点地区迈进了一大步。重点地区具有占地面积大、周围环境复杂、重点地区内设备、人员众多等特点，保障重点地区全时空无死角监控，对重点地区的安全防范管理工作具有极其重要的意义。尽管视频监控的应用已经比较普及，但就实际应用广度和应用深度而言，受限于技术水平，仍处于初级阶段，还有很大的提升空间。现有监控系统普遍采用分镜头监控方式，将多个监控摄像机视频分别显示在一个或多个显示器中，指挥人员需要监控多个分镜头画面。研究表明，人眼最多可以同时观察十五个分镜头画面，而且对于跨镜头区域的运动，由于人眼无法快速、准确
5、的切换分镜头，很难对运动物体进行连续的追踪观察，这给指挥人员的工作带来巨大的压力；同时，面对海量的视频信息，很容易引起视觉疲劳，遗漏掉大部分的视频信息，容易造成大量的漏警，只能事后对保存的视频信息进行查验，视频监控因此成为一个被动性的工具。2 需求分析2.1 业务需求分析XXX重点地区已经建设好营区视频监控局域网（10/100M/100M以太网），要求新构建的视频监控系统能够合理的利用现有的网络。减少埋设视频监控传输线缆的工作量，从而降低整个系统的建设成本。营区监控点分布在不同的地点，在不改变原有局域网网络结构的情况下，把各个点的视频图像通过营区视频监控局域网传输，供各级主管单位随时查阅、监控
6、、管理。要求各监控点的视频图像能在远程客户端、总控室进行调阅。图像声音能够实时传输。可以通过网络实现云台控制及摄像机的变焦、变倍等功能，同时能够在远程客户端、总控室记录各监控点的图像及声音信号。网络视频监控系统必须提供完善的安全管理设制，严密的权限设制，避免非授权人员非法调阅各监控点的图像、声音信号，进一步提高XXX重点地区信息化的安全管理模式。各监控点主要分布于办公楼、训练场、油库、弹药库、宿舍楼、出入口等重要部位。实现24小时全天候视频监控，进行实时监视和记录；采用性能价格好的主流产品，各系统具有强大的智能化管理能力，为今后XXX重点地区信息化管理提供一个开放的、灵活的、先进的和可扩展的平
7、台。2.2 技术需求分析现有视频监控系统受各种主客观因素的制约，在以下几个方面不能完全满足重点地区安全管理的实战需要：(1) 在现有视频监控系统中，监控人员需要监控多个分镜头画面，分镜头视频监控只有局部视角，无法对大场景进行全局实时监测和把握，缺乏对海量视频信息的无缝融合集中展示，从而无法真正实现重点地区全场景的宏观指挥、整体关联和综合调度。(2) 在分镜头视频监控中，对可疑目标的实时观察主要依靠操作人员手动切换，视频的切换给现场指挥人员很强的视频跳变感觉，很难对运动目标进行连续的观察，一旦发生紧急情况，现场指挥人员无法及时通过监控系统观察目标在全场景中的整体行为轨迹并快速选择最佳视角对目标进
8、行观察，从而无法为开展精确指导、精确防控、精确打击的综合管理业务工作提供强大的技术支撑。(3) 现有的分镜头视频监控系统缺乏有效的手段识别多个体、多区域、跨镜头的协同活动，从而有可能造成分析的偏差或错误，决断的延迟或错漏，乃至应急响应的迟误。(4) 同样的问题也存在于基于视频资料的历史事件查找回溯中，如对可疑人员进行反向追查。在现有视频监控系统中，依靠手工查验海量视频数据，不仅费时费力，而且无法清晰的看出可疑人员在全场景中的整体运动轨迹，从而无法为辖区综合管理提供有力的技术支撑。(5) 缺乏对突发事件和特定异常行为（如周界非法入侵、哨兵状态异常）的智能分析、判断并进行预警提示的能力，从而影响管
9、理部门及时决策、调整人员部署、应对突发事件的响应时间、做出及时处置。(6) 如何实现重点地区监控摄像机的无盲区规划，基于高效、科学、减少资源浪费的原则，真正做到重点地区的全覆盖是在新建监控系统时需要考虑的重要问题。针对以上问题，为了能够提高重点地区的安全防范能力，直观了解地区整体情况、增强指挥决策工作的直观可视化，需要建立一套先进、实用的视频监控指挥平台。该平台将实现对监控区域整体大场景的全局实时监控，充分发挥监控视频在高效管理中的科技支撑作用，将对提高重点地区安全管理水平产生积极的影响。3 建设目标与建设内容3.1 建设目标面向重点地区安全防范的实际需求，有针对性的解决安全防护管理中的关键问
10、题，构建满足安全管控需求，具备全景可视、安全态势感知功能的全时空立体视频监控平台，增强安全管控工作的直观可视化、统筹分析判断、科学动态指挥和快速反应处置能力，为重点地区日常安全管理、应急指挥、反恐等提供直观的数字化展示及管理平台，切实提高重点地区防卫安全的能力和处置突发事件的能力。3.2 建设内容为实现上述目标，针对重点地区安全管控工作中的具体需求，提出了一种创新性的视频监控解决方案全时空立体视频监控平台。建设内容具体如下：(1) 全景防护与局部锁定对重点地区进行三维数字化重建，将处在不同位置、具有不同视角的高点监控视频实时拼接融合到重点地区三维模型中，实现对整体区域的全方位、全天候实时全景立
11、体监控，使指挥中心能够直观、实时地掌控全局情况，指挥人员无须了解具体监控摄像机位置及其覆盖范围，无需切换任何摄像机监控画面，即可在整体场景下用所需的视角对事件过程进行全时空监控。为了对局部区域进行精细观察，监控点位配置为高点枪机与低点球机的配合应用，当在全景监控画面中框选出可疑目标或区域时，系统自动调用球机锁定该区域并可手动调节球机焦距实现细节观察，从而实现动静结合的优化显示，对于高视点、大视野的情况，采用固定高点摄像机进行拼接融合显示，以满足“全景防护”的应用需求，当在全景中发现可疑目标时，球机协同追视，以满足“目标锁定”的应用需求。(2) 重点地区巡航与巡更管理根据用户需求定义巡航路径和巡
12、航速度，系统遵循定制的巡航路线对重点区域进行巡航，代替传统监控系统通过不停切换分镜头视频进行巡航的模式。既保障了对重点区域全天候不间断的巡航监测，又节省了人力，同时平台显示的大场景画面，明显优于人员小范围巡逻，便于及时发现问题、快速处置问题。在办公大楼、仓库门口、车库门口、坑道口重点区域安装巡更按钮设备，当巡更人员触发巡更按钮时，系统自动抓拍图像存档以供管理查询。(3) 重点地区内部重点出入口监控实现出入口、坑道口、仓库门口、车库门口、办公大楼出入口及办公大楼内部重点区域的实时监控。实现监控视频与温湿度、烟雾、红外对射、红外探测、震动等传感器联动，当传感器报警时，自动弹出对应的监控视频。在重点
13、出入口设立人脸识别系统，通过人脸识别发现非法人员进入即刻报警，自动弹出对应的监控视频，并抓拍图像存档。在重点出入口实现视频监控与门禁系统的联动，门禁刷卡触发监控视频弹出，以便实时观察刷卡人员。在出入口、坑道口和仓库口等重点出入口或关键点，利用人脸识别、车脸识别技术识别人、车，发现可疑人、车智能报警，并对可疑目标运动轨迹进行连续跟踪观察。(4) 岗哨异常智能报警依据监控视频实时监测哨兵状态，发现异常（离岗、倒地、睡岗）自动报警，并与对应的监控视频联动。在岗哨安装报警器，当发生紧急情况时，哨兵一键报警，快速联动监控视频，便于处置突发事件。(5) 周界入侵检测基于监控视频，在重点地区周界设置虚拟警戒
14、线，实现跨镜头设置警戒线的智能报警功能，当发现有目标非法进入警戒区时，系统自动报警，以便快速发现入侵行为。基于已建好的电子围栏、传感器报警（如震动、红外对射、红外探测等）设备接入并实现报警联动。(6) 异常声音检测在出入口、坑道口、仓库门口、车库门口、办公大楼出入口及办公大楼内部重点区域的设立音频探测器，在布防时间段探测到声音，即刻报警，自动弹出对应的监控视频。4 方案设计4.1 总体设计图1 系统结构图平台由前端数据采集、网络传输和后台系统三部分组成。l 前端数据采集：根据营地现状建设高清数字摄像机，实现全景防护与重点区域的局部细节监控。l 网络传输：实现数据实时、同步、安全传输。l 后台系
15、统：实现项目主要功能，即重点地区的全景防护与局部锁定、重点地区巡航管理、重点出入口监控以及特定区域异常行为智能报警功能。4.2 前端数据采集前端由监控摄像机、报警传感器（哨岗）、巡更按钮设备组成，实现对现场的视频监控、哨岗报警和巡更人员到岗记录。4.2.1 摄像机点位规划重点地区摄像机点位规划分为以下几类：1 在高点部署枪式摄像机，用于全景立体监控，实现重点地区的全景防护；2 在重点区域部署低点球型摄像机，用于球机协同追视，实现全景下的重点区域目标锁定；3 在出入口、坑道口、仓库门口、车库门口、办公大楼出入口及办公大楼内部重点区域部署摄像机，用于实现出入口及关键点位的视频监控以及与门禁系统的联
16、动；4 在办公大楼、仓库门口、车库门口、坑道口等重点区域巡更按钮设备区域安装部署监控摄像机，实现对巡更人员关键巡更点的视频监控；5 在岗哨区域部署监控摄像机，用于对哨兵状态的实时检测以及对紧急情况的视频联动。【说明：将根据现场实际环境确定具体点位设计方案】4.2.2 巡更点位规划巡更点位根据巡更人员具体的到岗记录位置设定。4.3 全时空立体视频监控平台系统4.3.1 平台架构平台架构如图2所示。图2 平台架构图全时空立体视频监控平台由以下几大系统组成：1三维全真建模服务该部分实现对的自动三维全真重建，重建得到的三维全真场景模型是实现后续立体全息监控系统的基础。具体包括三部分：三维点云数据获取服
17、务、自动曲面重建服务、摄像机布置优化服务。2视频接入系统该系统实现对摄像机数据的接入控制、解码、压缩和转发功能，根据不同的摄像机型号做开发，并将其转换成统一的TS流格式，方便后续处理。系统包括四个模块：视频接入混合控制模块、视频解码模块、视频压缩模块、视频转发模块。3立体全息监控基础服务系统系统实现全时空立体视频监控平台的基本的控制与管理，用于驱动立体监控场景及动态视频，为实现平台可视化功能和视频存储提供基础服务。系统包括三个子系统：网络控制与管理子系统（包括网络状态监控模块和多用户请求服务控制模块）主要完成平台的网络控制与管理功能。立体拼接与智能分析预处理子系统（包括立体监控视频管理模块、立
18、体监控核心引擎模块、全场景实时智能拼接模块、全场景视角任意切换模块、全景视频输出接口模块）主要实现平台核心基础功能：(1) 立体拼接：将各个分镜头视频实时动态的拼接融合到的三维全真模型中；(2) 为后续的智能分析做基本的智能分析预处理，为全景智能分析系统的实现奠定基础。视频存储子系统（包括视频同步存储控制模块和视频存储服务模块）实现基本的视频存储控制功能。4立体全息监控应用系统系统实现用户资源管理、平台立体全息的漫游、巡航、地图、反向关联和历史回溯等主要功能以及输出管理。系统包括四个子系统：用户和资源管理子系统（包括用户应用服务控制模块和摄像机可视管理调用模块）主要完成用户和摄像机资源的管理功
19、能。立体全息可视化控制子系统（包括全景漫游功能模块、巡航路线定制模块、2D/3D同步控制模块、反向关联模块、历史回溯反查模块）实现立体全息的漫游、巡航、地图、反向关联和历史回溯功能。输出管理子系统（包括显示输出与接口扩展模块和双屏显示控制模块）用于管理平台的输出显示。多核并行计算子系统（包括实时拼接并行计算模块和实时渲染并行计算模块）为保证监控视频的实时处理提供并行计算，以满足拼接和显示的实时性要求。5. 球机协同追视系统根据实际业务需求，开发针对特定区域的球机协同追视系统，用于实现对场景细节信息的精细观察。该系统包括三个模块：球机通道配置模块、球机调度管理模块、球机操作显示模块。6全景智能分
20、析系统根据实际业务需求，开发针对监控全场景的智能分析功能。该系统包括五个模块：周界检测模块、哨兵异常状态检测模块、目标跟踪模块、人脸识别模块、车脸识别模块。4.3.2 硬件组成全时空立体视频监控平台硬件由视频资源接入服务器、高性能图形服务器、视频存储管理服务器、磁盘阵列、球机联动控制服务器、智能分析服务器以及千兆以太网交换机组成。平台包含下面几类服务器：l 视频资源接入服务器：实现对全场景范围内所有视频流的资源管理控制和预处理。l 高性能图形服务器：完成摄像视频与三维全真模型的拼接融合，实现全景立体监控。实现了大场景监控、定制巡航、二维/三维信息关联、摄像机反向关联、历史视频以全景方式回溯反查
21、功能等立体可视化控制；同时支持单个或多个分中心同时非耦合可视指挥控制。l 监控视频存储服务器（包括视频存储管理服务器和磁盘阵列）：监控视频控制存储。l 球机联动控制服务器：实现球机快速目标捕获，即根据监控人员选中所需要观测的目标或区域，系统自动调用最佳位置球机锁定该区域。l 智能分析服务器：实现针对特定区域的视频智能分析。全时空立体视频监控平台既可以实现实时视频的全景立体监控，又可以实现历史视频的全景回溯，同时通过调用球机可以实现对局部细节的精细观察，通过智能分析实现对重点区域的智能分析。实时视频通过视频资源接入服务器接入到平台中，在高性能图形服务器中完成并显示拼接融合的全景立体监控，并通过视
22、频存储管理服务器将实时视频存储到磁盘阵列中；当需要回溯历史视频时，通过视频存储管理服务器调用存储在磁盘阵列中历史视频，在高性能图形服务器中完成并显示拼接融合的全景历史视频，实现对历史事件的全景还原回溯；当在高性能图形服务器的全景画面中选中可疑目标或区域时，球机联动控制服务器调用对应的球机锁定该区域并可手动调节球机焦距实现细节观察；针对特定区域特定业务要求开发智能分析功能，智能分析服务器对跨镜头的全景视频自动分析，发现特定异常并报警，提醒相关工作人员注意。如果没有球机协同追视以及智能分析功能，上述球机联动控制服务器以及智能分析服务器可以不用。各类型服务器数量将根据具体项目的规模详细设计。同时，全
23、时空立体视频监控平台可轻松实现横向扩容，新增监控点位只需增加对应的硬件设备即可轻松实现监控系统点位数量升级。全时空立体视频监控平台可以通过“旁路”的方式在原有监控系统完全利旧的前提下实现全时空立体可视化监控的功能。4.3.3 多中心部署不同指挥中心关注的重点监控区域不同，为了能够在多个指挥中心独立进行全景监控，全时空立体视频监控平台支持多中心、远程、独立地进行可视化控制。重点地区所有监控视频经视频专网传送至总指挥中心，在总指挥中心建设全时空立体视频监控平台，形成对重点区域进行全景立体监控的格局（如图3所示）；同时，视频数据经视频专网传输到分指挥中心，多个中心可同时或分别启动全时空立体视频监控平
24、台，互不干扰地控制各自的全时空立体视频监控平台，实现了同时、互不影响的使用共享前端摄像视频资源。对于现有指挥平台而言，全时空立体视频监控平台作为一个旁路接入到现有平台中，全时空立体视频监控平台的接入将完全不会影响现有指挥平台的正常使用，即在没有全时空立体视频监控平台或全时空立体视频监控平台不启动的情况下，现有指挥系统都可以正常工作。图3 多中心部署示意图平台同时支持用户在移动终端上通过无线网络连接服务器观看全景立体视频画面，如图4所示。图4 移动终端视频监控如图4所示，监控摄像机采集的视频数据传输到指挥中心，在指挥中心将各个分镜头监控视频实时拼接融合到三维场景中，在指挥中心大屏幕上显示全景立体
25、监控视频画面。在无线网络覆盖范围内（移动网络/WIFI），用户只需在移动终端（笔记本电脑/PDA/手机）上安装特定播放器（如RockPlayer2）,远程连接指挥中心的服务器，即可在移动终端实时查看与指挥中心相同的全景立体视频画面。4.3.4 关键技术全时空立体视频监控平台将部署在前端的监控摄像机获取的海量视频信息进行全时空融合，找到视频信息之间的关联，提取出真正有价值的部分，实现视频监控从“看得清”到“看的懂”的提升。超越依赖分镜头监控的传统管理和指挥模式，同时与已有系统联动，真正实现全时空融合环境下的实时立体指挥。全时空立体视频监控平台信息处理流程如图所示。图5 数据处理流程图视频采集部分
26、获取前端摄像机的监控视频数据，经过网络传输到指挥中心，在指挥中心构建全时空立体视频监控平台。通过对重点地区进行三维数字化重建，将处在不同位置、具有不同视角的固定角度监控视频实时拼接融合到重点地区三维场景模型中，实现对整体区域的全局立体监控，为了对局部区域进行精细观察，监控点位配置为枪机与球机的配合应用，当在全景监控画面中框选出可疑目标或区域时，自动调用球机锁定该区域并可手动调节球机焦距实现细节观察，同时针对特定区域的智能分析，发现异常智能报警。同时与已有的各类传感器、门禁系统联动，实现全时空立体视频监控平台与现有系统的集成应用。在上图中，右上角图片显示了视频采集过程中各个摄像机拍摄的分镜头画面
27、，右下角图片是呈现给指挥人员的对整个监控区域的全景立体监控画面。后台系统建设涉及三维建模、全景视频融合、智能分析几部分，下面对各个部分分别进行阐述。1 三维建模针对监控区域的不同特点，采用不同的建模方式，对于重点区域或有条件扫描的区域进行三维全真扫描重建；对于非重点区域或不具备扫描条件的区域则可利用CAD图纸或者所有可用的图像（车载扫描图像、航扫图像、航拍图像、卫星图等）进行三维重建。(1) 三维全真建模三维全真建模技术集成现今最先进的3D感知设备，运用开放式激光扫描技术（下图左图所示），可对任意尺度的3D场景进行远近程高精度测量。用户可根据具体需要，灵活调整采样精度和测量范围。整个数据采集过
28、程可以并行、自动地完成，无需再对3D数据与其他信息（如2D图像）进行二次配准，从而在核心技术层面显著提升了数据获取的效率。同时，该技术不依赖于光照条件，可在夜间全暗环境下正常工作。在获取三维扫描数据后，得到物体模型的大量离散采样点，通过三维重建技术自动将大量离散采样点进行曲面重建，从而重建绘制出真实的3D扫描场景，所有尺寸均一比一真实还原。三维全真建模技术可以完全适用于复杂环境。下图右图显示的应用案例，实现了对超高压变电站的自动全真重建。由于超高压变电站结构异常复杂，传统的手工三维建模方法无论从精度、真实度还是速度方面均无法达到要求，对于输变电设备及环境下复杂的几何及拓扑重建不具有可行性。该方
29、法对三维大场景进行一比一的全真、自动三维重建，极大提高了三维建模的精度与效率。 图6 激光扫描仪与重建后的超高压变电站三维模型(2) 其他方式三维重建对于非重点区域或不具备扫描条件的区域，可利用CAD图纸或者所有可用的图像（车载扫描图像、航扫图像、航拍图像、卫星图等）生成三维模型。研发基于CAD图纸的三维重建具有创新的特征识别技术，可直接读取CAD设计的几何尺寸，通过共形建模技术，重建出精确的三维模型。最后，可将三维模型与二维CAD设计进行几何校验，控制重建误差。在后期艺术加工和渲染上亦可实现现实照片级或超照片级效果（如下图所示）。图6 基于CAD图纸生成的三维模型2 全景视频融合在前端视频监
30、控点布设及联网的基础上，将处在不同位置、具有不同视角的分镜头监控摄像实时智能拼接到已重建的三维场景模型中，实现对监控区域范围整体大场景的实时全局监控，无需切换任何摄像机录像屏幕，便于及时指挥和处置各种突发事，大大提升视频监测系统的实用效能。本系统支持的复杂真实场景包括室内、室外、地下，可以分层显示，系统主要功能如下：(1) 重点区域大场景监控在重点地区摄像机覆盖良好的条件下，用户可以在系统中预设观测点监控重点区域大场景，以全局视角观察重点区域的实时动态。原有的分镜头监控有如下的弊端： 对每一个镜头只能从镜头所在的视点观看图像； 每一个监控所拍到的图像和周围的环境是割裂的，没有任何关系的，从而只
31、有对周围环境十分熟悉的工作人员，才能知道所拍的位置； 每个摄像机和摄像机之间是割裂的，所拍到的图像之间没有任何的联系。全时空立体视频监控平台支持从预设的全局视点观看图像，各个摄像机的图像信息之间在空间和时间上是结合到一起的，每个摄像机所拍摄的图像信息是嵌入到真实的环境中的。举例来说：这个功能对于监控可疑目标运动信息十分有用。在原有的模式下，为了更好地观察可疑目标，需要不断切换若干个摄像机。由于不停的切换，监控的图像是跳跃的，看到的图像也是单一、局限的，对环境不熟悉的人无法快速地锁定运动目标的物理位置，同时无法准确感知目标周边场景的状况。而且对于监控操作人员来说，则必须要熟记每一个摄像机的位置信
32、息以及覆盖范围。通过该功能可以有效地解决这个问题。拼接好的图像是大场景图像，目标是在整个大场景下运动，对于实施安保指挥调度的领导来说，可以一眼看出可疑目标的位置以及目标周边场景的状况，并且图像是连续的，而对于操作人员来说，不用再担心切换到错误的图像，造成不必要的失误。(2) 关键路径自动巡航可自定义巡航路线，系统可自动按照事先定义好的线路、视角观察全场景，也可以调整线路和视角来观察全场景中的局部场景。原有分镜头视频监控系统，只能按照每一个分镜头的位置描述信息在矩阵上切换不同视频，以实现巡航的功能。这样做，视角单一，和物理环境没有关联，容易造成遗漏。而且对于操作人员来说，则必须要熟记辖区内的每一
33、个摄像机的位置信息以及覆盖范围。而自动巡航功能，可以自动地按照路径巡视，不用进行任何人为地切换，只要摄像机相对场景覆盖完整，则不会造成遗漏。既保障了对重点区域全天候不间断的巡航监测，又节省了人力，同时平台显示的大场景画面，明显优于人员小范围巡逻，便于及时发现问题、快速处置问题。(3) 二维/三维信息关联平台支持三维全景视频、二维全局地图和分镜头的同步显示，摄像机的位置和覆盖区域以及用户当前观察点的位置均可显示在二维地图上。这样就形成了全局与局部、二维与三维的有机结合，解决了传统分镜头画面与真实场景无法对应，只能依靠查看摄像机点位表查找摄像机位置的问题。(4) 摄像机反向关联对多摄像机覆盖的区域
34、或目标，指挥人员需要选择最佳的视角以获得重要信息，以便尽快做出判断和响应。平台支持在三维场景选中所需要观测的目标或地理位置，系统自动关联到所有照射到该目标或区域的固定角度监控摄像机，以供用户选择最佳的摄像机，从而为监管人员快速决策提供有效工具。(5) 球机协同追视实际应用环境中，需要对视频中出现的可疑目标进行精细观察。监控点位配置为枪机与高速球机的配合应用，系统将场景内所有球机关联融合于三维全景监控中，突破传统球机联动概念，以全景监控中的事件目标为驱动，有的放矢地关注细节，实现纵览全局和细节把控的有机结合。操作人员无需预知球机的位置、数量及其控制范围，无需以球机为操作对象，系统自动地调度事件周
35、边的多个球机，全方位、多角度快速捕捉出细节画面。(6) 全景历史事件回溯在存储中读入多个摄像机的历史视频，将历史视频可视化到整体三维场景里，实现在全时空环境下正向或反向播放搜索。原有分镜头监控系统中，该功能的实现十分耗时且不准确。如为了追查可疑人员，需要从发现可疑人员的镜头开始反向查看，估计前一个有可能拍到该可疑人员的摄像机，再通过时间的关联性，调出相应的图像片断，然后进行人工寻找，如果在一段时间的视频中没有找到，还要重新评估在此时间段以及监控区域内是否还有其它摄像机拍到该可疑人员，再重复寻找，如此反复，直到找到可疑人员的运动轨迹。此方法不仅耗费大量人力物力，而且如果涉及的区域过大，单纯依靠人
36、工来找到可疑人员的行动轨迹是无法完成的。而在全场景摄像机覆盖良好的前提下，通过时空的关联对比，此功能可以将历史事件进行整体跨镜头的回放和查询，能够直观的、全景的呈现历史事件的发生始末。这就明显优于传统视频监控需要针对多个分镜头进行逐一回放和查询、且画面支离破碎的效果。同时，这套技术还提供全景倒播功能，在三维空间中直观进行倒序查看全景历史视频，大大提升了事件查询效率。(7) 监控盲区查询、补点规划提供有效的分析监控盲区工具，对摄像机资源进行优化布置，提升摄像资源的应用效能。传统的视频无盲区规划是依靠设计人员的经验，无法做到准确覆盖且验证困难。而全时空立体视频监控平台是将处在不同位置、具有不同视角
37、的分镜头监控视频融合到三维场景模型中，在单一画面中能够清晰显示现有摄像机的覆盖范围并准确界定盲区范围。进而可以对覆盖到紧邻盲区的摄像机进行调整或者增加摄像机，以便达到对监控区域的全覆盖。如下图所示，左图为分镜头画面，右图是拼接后的全景立体视频画面，其中高亮部分为实时视频，灰暗部分为盲区。图7监控盲区查询、补点规划3 智能分析根据重点地区的具体业务要求，针对特定区域提供跨镜头全局智能分析功能，突破传统视频监控系统中仅针对单一分镜头进行智能分析的局限，发现异常智能报警；并结合全景立体监控，将智能分析结果与全景融合视频无缝对接，辅助指挥人员更有效进行调度和管理，提高对异常事件的响应速度。具体包括周界
38、入侵检测、哨兵异常状态检测、跨镜头目标跟踪、人脸识别和车脸识别功能，相关功能指标根据具体场景区域确定。(1) 周界入侵检测实现跨镜头设置虚拟警戒线的智能报警功能，在全场景中设置虚拟的多镜头无缝衔接的警戒线段，并配置相应规则（如运动方向），当目标依特定方向跨越警戒线段时，系统对该目标进行报警定位，并进行突出显示，从而帮助工作人员快速发现和处置入侵行为。该功能正常运行所需的现场环境如下： 正常光源照明情况； 环境中无重大光噪声； 场景内光照稳定，环境无重大突变； 运动目标不少于30个像素； 监控头位置未发生改变。(2) 哨兵异常状态检测根据实际的业务需求开发针对岗哨区域的哨兵异常状态检测功能，一旦
39、发现哨兵离岗、倒地或睡岗，立即报警。该功能正常运行所需的现场环境如下： 环境中无重大光噪声及明显光影变化； 场景内环境无重大突变； 摄像头静止，如果发生偏移，将有一定时间的恢复期； 目标的像素点数量大于120个像素； 人流密度处于低度环境； 监控头位置未发生改变。(3) 跨镜头目标跟踪针对特定区域开发跨镜头目标跟踪功能，突破传统分镜头系统缺乏镜头之间的空间关系的局限，对目标跨镜头行为进行有效分析并进行全场景定位，在三维空间直观观察运动目标的连续运动轨迹。该功能正常运行所需的现场环境如下： 正常光源照明情况； 环境中无重大光噪声； 场景内光照稳定，环境无重大突变； 目标运动通畅（无拥堵）、目标间
40、距大于3.5米，无遮挡； 运动目标不少于120个像素； 监控头位置未发生改变。(4) 人脸识别针对出入口、坑道口和仓库口区域，在监控视频图像中检测和跟踪人脸，以便对人员身份信息进行判断，发现可疑人员自动报警，并对可疑人员运动轨迹进行连续跟踪观察。该功能可应用于室内和室外，室内识别准确率高，室外受现场环境影响较大。相对于其他生物特征识别技术，人脸识别技术具有“快速、简便、非侵扰、不需要人配合、防欺诈特性，准确、直观、可扩展性好”等特点，这就决定了人脸识别技术是最可能应用于视频监控报警的唯一生物识别技术。人脸识别所识别的对像是人像，人像的采集属于非接触性采集，指纹、掌纹在样本采集上属于接触性采集，
41、在采集方式上，人像的采集更加方便快捷；在结论确认上，人脸识别系统与指纹掌纹识别系统一样，由系统给出列表，最后由人工进行确认。指掌纹的确认比人像的确认更加复杂，往往需要指掌纹专家来综合判断；人像的判断则不同，任何一个工作人员都可以对犯罪嫌疑人的照片进行比对与确认。人脸识别同DNA系统相比也有许多的优势，DNA的检索比对需要提取对象的DNA样本，在DNA实验中要花费大量的时间，而DNA试剂成本也很高，人像采集可通过视频信号进行采集，达到随时采集，随时比对，迅速确认、方便快捷，成本低廉的工作目的。人脸识别技术填补了指纹识别、掌纹识别、DNA系统在样本采集确认周期等方面的不足，在提高工作效率，同时对犯
42、罪分子产生极大的威摄力量。(5) 车脸识别针对重点出入口或关键点，基于车牌及车辆颜色信息对车辆进行识别，发现可疑车辆智能报警，并对可疑车辆轨迹进行连续跟踪观察。(6) 异常声音检测摄像机接拾音器后，如果平时放置在声音变化很小的地方比如机房，声音曲线是很平稳的，比如都在60分贝左右，如果这时有异常的声音，那么声音的分贝值就会升高或者降低，可以设定一个阙值，将声音设定为高于或低于这个阙值就会报警，如下图所示：图8 异常声音检测报警示意图报警后可以触发相应的联动动作，如联动图像到大屏，联动录像，联动报警输出给警铃等等。4 接入技术针对不同系统的实际部署情况，结合接入策略分析，按照按需选择、就近接入、
43、合理构建、兼容并济的设计原则，在保持原有系统正常工作不受影响的情况下，构建接入服务体系。1） 通过接入设备的视频/音频输入接口可对模拟监控信号、模拟音频信号进行集中汇接；2） 通过接入设备可将传感器类（开关量信号）、传感信号进行接入。3） 通过现有安防系统提供的软件接口进行二次开发，可将现有安防系统进行接入。4.3.6特点与优势与传统的视频监控系统相比，全时空立体视频监控平台在以下几个方面有重大突破：l 打破传统视频监控系统显示分镜头画面的局限，实现了对整个监控区域整体大场景全时空的实时立体展示。指挥人员能够以全景视角观察现场局势、部署安保力量。l 打破传统视频监控系统各个分镜头画面只有局部视
44、角的局限，实现重点区域的全局观测，可以以全局视角观察重点区域的实时动态。l 实现了二维全局地图与全景立体监控的结合，摄像机的位置和覆盖区域以及用户当前观察点的位置可同步显示在二维地图中。l 打破传统视频监控系统无法自动挑选最佳视角的局限，通过交互设置实现自动地调用最佳位置球机对目标区域进行精细观察。l 支持对历史视频的全景还原回溯，实现了全时空环境下正向或反向播放搜索，免除了费时费力的手工挑选分镜头，为事件事后追查提供了极大的便利。l 打破传统视频监控系统各个分镜头中孤立进行智能分析的局限，提供了对监控区域整体大场景视频进行全时空智能分析的接口。同时，智能分析与全景立体监控无缝结合。l 打破传
45、统视频监控系统只能由一个中心切换场景的局限，支持多中心、远程、独立地控制全时空立体视频监控平台，以各自以独立的视点视角浏览全景。同时，为确保将来的规模扩展、功能扩充、软件升级等需要和可持续性发展，平台提供标准的对外集成接口，以实现更多样的上层应用体系。平台接口标准遵循下列原则：l 规范性：系统的控制协议、传输协议、接口协议以及视编解码等应用协议，符合相关的国家或行业标准的规定；l 扩展性：平台扩展性强，通过将各种业务数据融合到平台中，可实现对各部门业务的协同管理，从而为综合业务管理提供有力的技术支撑。l 可靠性：采用成熟的技术和可靠的设备，平台具有较强的容错和故障恢复能力。4.4 传输设计视频
46、图像传输采用基于以太网传输协议的传输系统，主干网应采用光纤连接。每个区域设置一个信号汇聚点，每个区域高点枪型摄像机及低点球型摄像机信号与汇聚交换间采用光纤收发器传送。汇聚交换机通过光纤链路将信号传回指挥中心机房，光缆采用主备双纤（一用一备）的方式铺设。保证传输线路备份，以及线路更替维护的及时性。视频网络建设本着资源共享、有效利用现有资源的思路进行建设，由于前端采用高清摄像机，确保单路4Mbps的接入带宽要求，将各种视频资源统一接入中心机房。所有摄像头构成一个单独的图像传输局域网，以保证数据的稳定传输，确保所有监控视频资源能够同步、实时上行传送至中心机房。监控视频网络传送的视频数据符合H.264规范的高清分辨率压缩码流。图像帧率为25fps。摄像头传输的时间同步，或者可以有系统误差，但不能有随机误差。所有监控摄像机经前端交换机级联接入光纤主干网。视频数据传送延时不得超过1秒。任意两路监控视频数据传送延时相差不得多于300毫秒（视频传送误差少于十帧）。4.5 大屏显示系统全时空立体视频监控平台所有服务器和视频矩阵（或大屏控制器）在同一机房，布线距离不能超过10米。为了达到最佳的显示效果，要求为平台预留6路1080P的DVI同时上大屏，高性能图形服务器输出与视频矩阵（或大屏控制器）输入之间连接线牢固