CN107318000A - 一种基于云平台的无线视频监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云平台的无线视频监控系统，包括前端采集模块，用于采集监控的视频数据信息；视频编码模块，用H.265视频编码标准将视频数据信息进行处理；用户身份验证模块，验证用户身份；云端转码模块，对压缩后的视频数据进行解码；数据存储模块，存储视频文件；流媒体模块，提供RTSP流媒体服务；视频分析模块，实现自动检测、识别、跟踪及预警威胁目标的功能，并把处理结果通知安防报警模块；所述安防报警模块，用于实现当监控设备检测到异常状况时，云平台推送警报信息到客户端；所述客户端为用户提供操作界面。本发明把对视频数据的智能分析部署在云平台，可以降低对视频采集终端的依赖，不需要不断更换性能更高的硬件设备。

Description

一种基于云平台的无线视频监控系统
技术领域
本发明涉及一种视频监控系统，尤其是涉及一种基于云平台的无线视频监控系统，属于家庭智能安防监控领域。
背景技术
视频监控是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。
随着监控视频清晰度的提高，对视频传输的带宽以及内存提出了更高的要求。目前监控视频在传输前会对视频进行压缩，视频压缩的质量及大小，是传输效率、影响存储时长和容量成本设计的关键因素，这是需要权衡的关键矛盾之一，尤其是高淸应用的普及提高压缩性能的需求日益迫切，目前的视频压缩技术压缩处理成的视频数据，虽然可达到高淸画质的要求，但视频数据占用存储空间大，导致成本提高，且不利于视频数据传输。
而且目前的视频监控方案，大多数都是将视频智能分析放在视频采集终端上进行，然后再将分析结果发送给监控中心，监控中心再经过综合分析将结果反馈给用户客户端。这种方案的缺点也是非常明显。就是需要视频采集终端具有较强的视频数据处理能力，智能算法也需要结合处理器的特性进行优化和测试，由此导致视频采集终端开发商需要不断的更换性能更高的硬件，算法提供商需要不断的移植和优化算法；对网络传输能力依赖较强，要求带宽较高。
另外，现有的监控系统大多都是通过有线传输，在传输过程中需要大量的布线，导致成本高以及占用空间大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于云平台的无线视频监控系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种基于云平台的无线视频监控系统，包括云平台、监控设备和客户端，所述客户端、监控设备分别与云平台连接；
所述监控设备包括前端采集模块、视频编码模块和无线网卡模块；所述云平台包括用户身分验证模块、云端转码模块、数据存储模块、流媒体模块、视频分析模块和安防报警模块；
所述前端采集模块，用于采集监控的视频数据信息，并将采集到的视频数据信息传输至编码模块；
所述视频编码模块，用于将前端采集模块采集的视频数据信息进行编码压缩，得到格式要求的视频数据；
所述无线网卡模块，用于将经过视频编码模块编码的视频流，上传到云平台；
所述用户身份验证模块，用于验证用户身份，并提供同该已验证用户绑定的监控设备的访问、控制接口；
所述云端转码模块，用于对经视频编码模块压缩后的视频数据进行解码；
所述数据存储模块，用于存储视频文件和关键数据，为用户提供历史视频的回看，相关数据下载服务；
所述流媒体模块，用于提供RTSP流媒体服务；
所述视频分析模块，用于对视频数据进行实时分析处理，实现自动检测、识别、跟踪及预警威胁目标的功能，并把处理结果通知安防报警模块；
所述安防报警模块，用于实现当监控设备检测到异常状况时，云平台推送警报信息到客户端，或通过短信提醒用户；
所述客户端为用户提供操作界面，实现对视频的监控、查询、历史视频播放和远程配置的应用。
进一步，所述视频编码模块主要包含H.265编码标准，还兼容H.263、H.264编码标准。
进一步，所述视频分析模块包括目标检测模块、目标跟踪模块和目标分类模块；
所述目标检测模块用于从视频图像中提取感兴趣的区域，目标跟踪模块用于对目标区域内的目标进行跟踪，目标分类模块用于判定目标的类型。
进一步，所述目标检测模块包括视频获取模块、图像预处理模块、区域标记模块、区域增强模块以及区域分裂合并模块；视频获取模块，获取视频内容，以得到场景图像；图像预处理模块，用于消除其对背景模型的影响；区域标记模块，用于对背景模型进行前景分割，并标记出一个一个连通区域；区域增强模块，用于剔除阴影、高亮和树叶摆动等虚假区域；区域分裂合并模块，用于解决目标过分割和目标相互遮挡问题。
进一步，所述目标跟踪模块包括目标预测模块、目标匹配模块和目标更新模块；目标预测模块，用于估计目标的下一帧运动；目标匹配模块，用于跟踪匹配的稳定目标，并滤除一些虚假目标；目标更新模块，用于当前帧中稳定目标的模板更新。
进一步，所述目标分类模块包括特征提取模块和类型判定模块；特征提取模块，用以提取目标的空间特征和时间特征；类型判定模块，用以判定目标的类型。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1)视频编码模块采用H.265视频编码标准对视频流进行编码压缩，能够保证将视频在H.265压缩标准下压缩也能保持和H.264相同的画质，且得到的H.265视频数据占用内存少，可以将视频码流降低50％，可极大的减少视频数据在传输中的数据量，以及降低了存储视频的容量和成本。
2)把对视频数据的智能分析部署在云平台，视频采集终端不需要具有较强的视频数据处理能力，智能算法也不需要结合处理器的特性不断进行优化和测试，因此可以降低对视频采集终端的依赖，不需要更换性能更高的硬件。
3)监控设备、云平台以及客户端无线网络进行视频数据的传输，无需专门布线，可节省大量布线安装的成本和时间。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的总体系统结构图；
图2(1)为本发明的视频智能分析算法流程图，图2(2)为目标检测的流程图；图2(3)为目标跟踪的流程图；图2(4)为目标分类的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1为本发明的总体系统结构图，如图所示，本发明提供的是基于云平台的无线视频监控系统，采用Hadoop云平台开发框架，其主要包括以下模块组成：前端采集模块、视频编码模块、无线网卡模块、云端转码模块、数据存储模块、流媒体模块、视频智能分析模块、安防报警模块和客户端。
前端采集模块、视频编码模块和无线网卡模块组成监控设备；用户身分验证模块、云端转码模块、数据存储模块、流媒体模块、视频分析模块和安防报警模块组成云平台。
监控设备和客户端以云平台为中心，通过无线网络相连，无需专门布线，可节省大量布线安装的成本和时间。
具体来说：
前端采集模块：包括网络摄像机、模拟摄像机、硬盘录像机、卡口设备、视频采集卡、嵌入式IPC高清摄像机等多种前端设备，通过分布式管理模块的调度进行信息采集，视频信息以标准的RTSP形式推送给云端转码模块进行转码后再输入集群存储/处理服务器进行视频的存储和处理。
视频编码模块：负责将前端采集的视频信息进行编码压缩，得到H.265视频数据，提供给无线视频监控系统中其它子系统调用。
无线网卡模块：负责将经过H.265视频编码模块编码的视频信息，并上传到云平台。
云端转码模块：对接受到的编码的视频信息进行解码，然后将解码后的视频信息传送到数据存储模块以及视频智能分析模块。
数据存储模块：基于Hadoop架构的分布式(HDFS)存储模块主要负责对海量的视频数据进行合理可靠的存储，为用户提供历史视频的回看，相关数据下载服务，并能满足整个监控系统平台中其它模块的存储需求。
视频智能分析模块：主要负责处理己转码视频信息，对视频数据进行实时分析处理，实现自动检测、识别、跟踪及预警威胁目标的功能，并把处理的结果发送给安防报警模块。
流媒体模块：提供RTSP(Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议)流媒体服务，用户根据RTSP地址，实时地获取处理过的实时视频数据来实现远程监控和访问。并针对用户不同的访问需求提供码流。
安防报警模块：当网络摄像头检测到异常状况时，云监控平台通过数据网络或WIFI网络发送警报信息通知绑定系统的客户终端，用户可以及时登录客户端查看远程视频，起到智能安防监控的作用。
客户端：为用户提供操作界面，实现对视频的监控、查询、历史视频播放和远程配置的应用。
在本发明中，视频编码模块，主要包含是H.265编码标准，还向下兼容H.263、H.264等编码标准，对采集的海量监控视频进行批量实时转码，能够满足多种视频格式的转码需求。
在本发明中，云平台通过无线网络把监控设备与客户端连接起来，无线网络包括但不限于4G和WIFI通信网络，客户端包括但不限于智能手机和平板电脑。
图2为本发明的视频智能分析算法流程图，即目标检测与跟踪算法。算法研究的主要内容就是如何从原始的视频数据中提取出符合人类认知的语义理解。比如，判断场景中有哪些感兴趣目标，历史运动轨迹，从事什么行为，以及目标之间的关系等，涉及到机器视觉、模式识别、人工智能等众多研究领域。
在本发明中，所述视频分析模块包括目标检测模块、目标跟踪模块和目标分类模块；所述目标检测模块用于检测目标区域，目标跟踪模块用于对目标区域内的目标进行跟踪，目标分类模块用于判定目标的类型。
所述目标检测模块包括视频获取模块、图像预处理模块、区域标记模块、区域增强模块以及区域分裂合并模块；视频获取模块，获取视频内容，以得到场景图像；图像预处理模块，用于消除其对背景模型的影响；区域标记模块，用于对背景模型进行前景分割，并标记出一个一个连通区域；区域增强模块，用于剔除阴影、高亮和树叶摆动等虚假区域；区域分裂合并模块，用于解决目标过分割和目标相互遮挡问题。
所述目标跟踪模块包括目标预测模块、目标匹配模块和目标更新模块，目标预测模块，用于估计目标的下一帧运动；目标匹配模块，用于跟踪匹配的稳定目标，并滤除一些虚假目标；目标更新模块，用于当前帧中稳定目标的模板更新。
所述目标分类模块包括特征提取模块和类型判定模块，特征提取模块，用以提取目标的空间特征和时间特征；类型判定模块，用以判定目标的类型。
目标检测与跟踪算法是对视频图像的处理，包括以下几个部分：输入视频、检测目标、跟踪目标、目标分类等。视频智能分析算法部署在无线视频监控云平台，用户通过客户端来观看监控视频和对整个系统设置监控条件、报警响应和操作指令，从而实现实时监控、远程监控以及智能监控。
根据上述内容，所述客户端模块的主要功能有：
1)实时监控，通过接收RTSP视频流，达到实时监控。
2)历史视频搜索与回放，通过向云端的流媒体服务器发送请求，获得视频信息的历史视频进行回放或其他处理。
3)事件的管理，包括视频监控中的目标检测、目标跟踪、智能识别，还包括在家、外出等模式的设置。
4)用户信息管理，客户端会依据不同的用户的信息授予不同的权限和访问权限，管理用户登录，增加和删减不同权限的用户。
5)系统的管理，包括添加设备、摄像机参数设置、局域网配置等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于云平台的无线视频监控系统，其特征在于：包括云平台、监控设备和客户端，所述客户端、监控设备分别与云平台连接；
所述监控设备包括前端采集模块、视频编码模块和无线网卡模块；所述云平台包括用户身分验证模块、云端转码模块、数据存储模块、流媒体模块、视频分析模块和安防报警模块；
所述前端采集模块，用于采集监控的视频数据信息，并将采集到的视频数据信息传输至编码模块；
所述视频编码模块，用于将前端采集模块采集的视频数据信息进行编码压缩，得到格式要求的视频数据；
所述无线网卡模块，用于将经过视频编码模块编码的视频流，上传到云平台；
所述用户身份验证模块，用于验证用户身份，并提供同该已验证用户绑定的监控设备的访问、控制接口；
所述云端转码模块，用于对经视频编码模块压缩后的视频数据进行解码；
所述数据存储模块，用于存储视频文件和关键数据，为用户提供历史视频的回看，相关数据下载服务；
所述流媒体模块，用于提供RTSP流媒体服务；
所述视频分析模块，用于对视频数据进行实时分析处理，实现自动检测、识别、跟踪及预警威胁目标的功能，并把处理结果通知安防报警模块；
所述安防报警模块，用于实现当监控设备检测到异常状况时，云平台推送警报信息到客户端，或通过短信提醒用户；
所述客户端为用户提供操作界面，实现对视频的监控、查询、历史视频播放和远程配置的应用。
2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的无线视频监控系统，其特征在于：所述视频编码模块主要包含H.265编码标准，还兼容H.263、H.264编码标准。
3.根据权利要求1所述的一种基于云平台的无线视频监控系统，其特征在于：所述视频分析模块包括目标检测模块、目标跟踪模块和目标分类模块；
所述目标检测模块用于从视频图像中提取感兴趣的区域，目标跟踪模块用于对目标区域内的目标进行跟踪，目标分类模块用于判定目标的类型。
4.根据权利要求3所述的一种基于云平台的无线视频监控系统，其特征在于：所述目标检测模块包括视频获取模块、图像预处理模块、区域标记模块、区域增强模块以及区域分裂合并模块。视频获取模块，获取视频内容，以得到场景图像；图像预处理模块，用于消除其对背景模型的影响；区域标记模块，用于对背景模型进行前景分割，并标记出一个一个连通区域；
区域增强模块，用于剔除阴影、高亮和树叶摆动等虚假区域；区域分裂合并模块，用于解决目标过分割和目标相互遮挡问题。
5.根据权利要求4所述的一种基于云平台的无线视频监控系统，其特征在于：所述目标跟踪模块包括目标预测模块、目标匹配模块和目标更新模块。目标预测模块，用于估计目标的下一帧运动；目标匹配模块，用于跟踪匹配的稳定目标，并滤除一些虚假目标；目标更新模块，用于当前帧中稳定目标的模板更新。
6.根据权利要求5所述的一种基于云平台的无线视频监控系统，其特征在于：所述目标分类模块包括特征提取模块和类型判定模块，特征提取模块，用以提取目标的空间特征和时间特征；类型判定模块，用以判定目标的类型。
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