CN111683270B - 视频分析系统、控制系统、管理系统及监控系统 - Google Patents

视频分析系统、控制系统、管理系统及监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及视频分析技术领域，具体公开了一种分布式智能视频分析系统，其中，包括：主控模块、智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块；主控模块用于根据实现对智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块的控制与调度；视频编解码模块用于对监控视频流进行解码以及编码；智能视频分析模块用于根据智能视频分析算法对视频编解码模块解码后的视频流进行分析与处理，得到分析处理结果；流媒体服务模块用于将编码视频流发送至上位机。本发明还公开了一种交互式管理控制系统、综合视频分析管理系统及视频监控系统。本发明提供的分布式智能视频分析系统大幅降低了视频分析系统在工业生产和应急安防领域的应用复杂性。

Description

视频分析系统、控制系统、管理系统及监控系统
技术领域
本发明涉及视频分析技术领域，尤其涉及一种分布式智能视频分析系统、交互式管理控制系统、综合视频分析管理系统及视频监控系统。
背景技术
伴随着人工智能技术的发展，智能视频分析技术正在被越来越广泛地应用在安全生产和安防应急领域中，但随着应用场景规模的不断扩大，相应的挑战也不断浮出水面。
目前，市场上的智能视频分析系统主要分为两种类型：一种为部署在云端的视频分析集群，另一种为植入在监控摄像头内部的智能边缘计算芯片。在工业生产和安防应急领域，由于视频分析的应用性需求复杂多变，且监控位点众多，同时网络基础架构结构复杂，通常需要实现智能分析系统的多级部署、多点部署。在这种环境中，云端集群将承受巨大的负载压力和带宽压力，在可扩展性上受到局限；而边缘计算芯片又往往难以应对监控任务的变化（诸如从人脸识别任务到姿态识别任务的变更），一旦出现需求变更，则需要到监控摄像机安装的位置手工进行系统升级，甚至重新更换芯片。此外，边缘计算芯片类型的分析系统还通常需要对已有的老式监控摄像头进行更换，在煤矿、油田、发电厂等工业环境下，这种硬件升级通常难度较大，不利于智能监控功能的部署和实施。
发明内容
本发明提供了一种分布式智能视频分析系统、交互式管理控制系统、综合视频分析管理系统及视频监控系统，解决相关技术中存在的视频分析不能满足应用需求多样化的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种分布式智能视频分析系统，其中，包括：主控模块、智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块，所述智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块均与所述主控模块通信连接，所述视频编解码模块与所述智能视频分析模块通信连接，所述流媒体服务模块与所述视频编解码模块通信连接；
所述主控模块用于根据预设配置实现对所述智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块的控制与调度；
所述视频编解码模块用于对监控视频流进行解码；
所述智能视频分析模块用于根据智能视频分析算法对所述视频编解码模块解码后的视频流进行分析与处理，得到分析处理结果；
所述视频编解码模块用于对所述分析处理结果进行编码得到编码视频流；
所述流媒体服务模块用于将所述编码视频流发送至上位机。
进一步地，所述分布式智能视频分析系统包括：第一通信模块，所述第一通信模块分别与所述主控模块和所述流媒体服务模块通信连接，所述第一通信模块用于在所述主控模块的控制与调度下将所述编码视频流发送至上位机。
进一步地，所述分布式智能视频分析系统包括：存储模块，所述存储模块分别与所述主控模块与所述视频编解码模块通信连接，所述存储模块用于存储所述编码视频流。
作为本发明的另一个方面，提供一种应用于前文所述的分布式智能视频分析系统中的交互式管理控制系统，其中，所述交互式管理控制系统包括：监控管理模块、算法管理模块、第一CCTV模块和第一历史回放模块，所述监控管理模块、算法管理模块、第一CCTV模块和第一历史回放模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述监控管理模块用于配置接入所述分布式智能视频分析系统中的监控视频流及其元数据，并实现对监控视频流的开闭控制；
所述算法管理模块用于管理在所述分布式智能视频分析系统中运行的智能视频分析算法；
所述第一CCTV模块用于实时播放接入所述分布式智能视频分析系统的监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述第一历史回放模块用于回放接入所述分布式智能视频分析系统的监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果。
进一步地，所述算法管理模块用于管理在所述分布式智能视频分析系统中运行的智能视频分析算法，包括：
所述算法管理模块用于提供智能视频分析算法的程序包、输入输出数据结构的管理功能，以及管理接入所述分布式智能视频分析系统的各个监控视频流分别对应的智能视频分析算法。
进一步地，所述交互式管理控制系统还包括：网关管理模块和第一运维模块，所述网关管理模块和所述第一运维模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述网关管理模块用于在当前所述分布式智能视频分析系统兼任网关功能时，对其他节点上的分布式智能视频分析系统进行注册以及管理数据转发；
所述第一运维模块用于对所述分布式智能视频分析系统的软硬件运行状态进行监控。
作为本发明的另一个方面，提供一种用于管理前文所述的分布式智能视频分析系统的综合视频分析管理系统，其中，包括：节点管理模块、告警模块、第二CCTV模块、第二历史回放模块和综合数据分析与可视化模块，所述节点管理模块、告警模块、第二CCTV模块、第二历史回放模块和综合数据分析与可视化模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述节点管理模块用于对多个视频监控节点的状态进行监控，并用于对各个节点上的分布式智能视频分析系统中的智能视频分析算法进行集中管理；
所述告警模块用于在接收到所述分布式智能视频分析系统输出的分析处理结果中的异常数据时发出报警信号；
所述第二CCTV模块用于将每个视频监控节点的监控视频流以及每个节点的分布式智能视频分析系统得到的分析处理结果以视频矩阵的形式显示；
所述第二历史回放模块用于回放监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述综合数据分析与可视化模块用于汇总所有视频监控节点的分布式智能视频分析系统的综合数据，并对所述综合数据进行分析与可视化。
进一步地，所述综合视频分析管理系统包括：第二通信模块和第二运维模块，所述第二通信模块用于实现所述综合视频分析管理系统与每个视频监控节点的分布式智能视频分析系统的通信连接，所述第二运维模块用于实现对每个视频监控节点以及所有视频监控节点集群的监控。
作为本发明的另一个方面，提供一种视频监控系统，其中，包括：多个视频监控节点、前文所述的分布式智能视频分析系统、前文所述的交互式管理控制系统和前文所述的综合视频分析管理系统，每个所述视频监控节点均设置一个所述分布式智能视频分析系统，每个所述分布式智能视频分析系统均连接一个所述交互式管理控制系统，所有所述分布式智能视频分析系统均与所述综合视频分析管理系统通信连接。
进一步地，所述视频监控系统还包括上位机，所述上位机与所述分布式智能视频分析系统通信连接。
本发明提供的分布式智能视频分析系统，能够同时充当云计算集群中的服务器和边缘计算芯片，因而兼具了二者的优势，同时其算法管理模块又允许用户从分布式部署环境的任意网络位置对集群中的各个节点上运行的智能视频分析算法按需进行升级，且无需对应用场景中已有的摄像机进行升级与更换，因而大幅降低了视频分析系统在工业生产和应急安防领域的应用复杂性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的分布式智能视频分析系统的结构示意图。
图2为本发明提供的分布式智能视频分析系统的智能视频分析流程图。
图3为本发明提供的分布式智能视频分析系统和综合视频分析管理系统在分布式环境中的部署示例图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种分布式智能视频分析系统，图1是根据本发明实施例提供的分布式智能视频分析系统100的结构框图，如图1所示，包括：主控模块110、智能视频分析模块120、视频编解码模块130和流媒体服务模块140，所述智能视频分析模块120、视频编解码模块130和流媒体服务模块140均与所述主控模块110通信连接，所述视频编解码模块130与所述智能视频分析模块120通信连接，所述流媒体服务模块140与所述视频编解码模块130通信连接；
所述主控模块110用于根据预设配置实现对所述智能视频分析模块120、视频编解码模块130和流媒体服务模块140的控制与调度；
所述视频编解码模块130用于对监控视频流进行解码；
所述智能视频分析模块120用于根据智能视频分析算法对所述视频编解码模块解码后的视频流进行分析与处理，得到分析处理结果；
所述视频编解码模块130用于对所述分析处理结果进行编码得到编码视频流；
所述流媒体服务模块140用于将所述编码视频流发送至上位机。
本发明实施例提供的分布式智能视频分析系统，能够同时充当云计算集群中的服务器和边缘计算芯片，因而兼具了二者的优势，同时其算法管理模块又允许用户从分布式部署环境的任意网络位置对集群中的各个节点上运行的智能视频分析算法按需进行升级，且无需对应用场景中已有的摄像机进行升级与更换，因而大幅降低了视频分析系统在工业生产和应急安防领域的应用复杂性。
具体地，所述分布式智能视频分析系统100包括：第一通信模块150，所述第一通信模块150分别与所述主控模块110和所述流媒体服务模块140通信连接，所述第一通信模块150用于在所述主控模块110的控制与调度下将所述编码视频流发送至上位机。
具体地，所述分布式智能视频分析系统100包括：存储模块160，所述存储模块160分别与所述主控模块110与所述视频编解码模块130通信连接，所述存储模块160用于存储所述编码视频流。
应当理解的是，所述主控模块110用于对接入分布式智能视频分析系统的视频流进行智能分析与数据处理，通过视频编解码模块对视频流进行解码，通过智能视频分析模块分析解码后的视频数据，将分析结果通过通信模块上传至上位机，同时利用视频编解码模块将分析结果编码至视频流中，通过流媒体服务模块转发合成后的视频流。
通过上述分布式智能视频分析系统可以有效解决现有技术中视频分析存在的缺陷，从而有利于智能监控功能的部署和实施。
作为本发明的另一实施例，提供一种应用于前文所述的分布式智能视频分析系统中的交互式管理控制系统，其中，所述交互式管理控制系统包括：监控管理模块、算法管理模块、第一CCTV（Closed Circuit Television，闭路电视监控系统）模块和第一历史回放模块，所述监控管理模块、算法管理模块、第一CCTV模块和第一历史回放模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述监控管理模块用于配置接入所述分布式智能视频分析系统中的监控视频流及其元数据，并实现对监控视频流的开闭控制；
所述算法管理模块用于管理在所述分布式智能视频分析系统中运行的智能视频分析算法；
所述第一CCTV模块用于实时播放接入所述分布式智能视频分析系统的监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述第一历史回放模块用于回放接入所述分布式智能视频分析系统100的监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果。
应当理解的是，为了有效的控制分布式智能视频分析系统的各个功能模块的有效运行，分布式智能视频分析系统向用户开放了基于浏览器端/服务器端（B/S）架构的交互式管理控制系统。
具体地，所述算法管理模块用于管理在所述分布式智能视频分析系统中运行的智能视频分析算法，包括：
所述算法管理模块用于提供智能视频分析算法的程序包、输入输出数据结构的管理功能，以及管理接入所述分布式智能视频分析系统的各个监控视频流分别对应的智能视频分析算法。
具体地，所述交互式管理控制系统还包括：网关管理模块和第一运维模块，所述网关管理模块和所述第一运维模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述网关管理模块用于在当前所述分布式智能视频分析系统兼任网关功能时，对其他节点上的分布式智能视频分析系统进行注册以及管理数据转发；
所述第一运维模块用于对所述分布式智能视频分析系统的软硬件运行状态进行监控。
应当理解的是，所述网关管理模块在在当前所述分布式智能视频分析系统兼任网关功能时，例如需要转发来自其他分布式智能视频分析系统的数据时，可以对其他节点上的分布式智能视频分析系统进行注册以及管理数据转发。
第一运维模块通过对所述分布式智能视频分析系统的软硬件运行状态进行监控，可以确保分布式智能视频分析系统的稳定运行。
下面结合图2对本发明实施例提供的分布式智能视频分析系统的具体实施过程进行详细说明。
1、通过算法管理模块，上传智能视频分析算法的模型和程序包，并配置智能视频分析算法的输入与输出的数据结构；
2、通过监控管理模块，配置监控视频流的源地址、视频编码、分辨率、帧率等原信息，将监控视频流接入分布式智能视频分析系统；监控视频流可以来自监控摄像头，也可来自其他分布式智能视频分析系统；
3、启用监控视频流，通过算法管理模块指定运行在视频流上的智能视频分析算法，设置智能视频分析算法的运算结果的存储策略，并设置目标上位机的地址和数据传输协议；
4、完成上述配置后，分布式智能视频分析算法的主控模块将根据配置结果，调用视频编解码管线，将监控视频流解码成帧序列，每一帧为一张RGB三通道的JPEG图像；
5、主控模块调用智能视频分析模块，将JPEG图像及视频流元数据转换成满足智能视频分析算法的数据结构，调用程序包和算法模型，以滑动窗口的方式实时获取数据结果，并根据预设配置对结果进行数据转换；
6、智能视频分析模块根据预设配置，将智能视频分析算法的计算结果绘制在JPEG格式的帧中；
7、主控模块调用视频编解码模块，将图像帧序列重新编码成视频流，接入流媒体服务模块；并调用存储模块，将计算结果以视频片段或图像的形式存储在系统中一段时间；并调用第一通信模块，将计算结果按照预设配置发送给上位机。
作为本发明的另一实施例，提供一种用于管理前文所述的分布式智能视频分析系统的综合视频分析管理系统，其中，如图3所示，包括：节点管理模块、告警模块、第二CCTV模块、第二历史回放模块和综合数据分析与可视化模块，所述节点管理模块、告警模块、第二CCTV模块、第二历史回放模块和综合数据分析与可视化模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述节点管理模块用于对多个视频监控节点的状态进行监控，并用于对各个节点上的分布式智能视频分析系统中的智能视频分析算法进行集中管理；
所述告警模块用于在接收到所述分布式智能视频分析系统输出的分析处理结果中的异常数据时发出报警信号；
所述第二CCTV模块用于将每个视频监控节点的监控视频流以及每个节点的分布式智能视频分析系统得到的分析处理结果以视频矩阵的形式显示；
所述第二历史回放模块用于回放监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述综合数据分析与可视化模块用于汇总所有视频监控节点的分布式智能视频分析系统的综合数据，并对所述综合数据进行分析与可视化。
通过上述综合视频分析管理系统，可以实现对各个视频监控节点处的分布式智能视频分析系统实现综合分析管理，这样可以大幅降低视频分析系统在工业生产和应急安防领域的应用复杂性。
具体地，所述综合视频分析管理系统包括：第二通信模块和第二运维模块，所述第二通信模块用于实现所述综合视频分析管理系统与每个视频监控节点的分布式智能视频分析系统的通信连接，所述第二运维模块用于实现对每个视频监控节点以及所有视频监控节点集群的监控。
应当理解的是，本发明实施例对在分布式环境中部署并运行分布式智能视频分析系统及综合视频分析管理系统的方式进行说明。在分布式环境中，分布式智能视频分析系统运行在可支持其各个模块运行的硬件介质上，扮演服务器和网关的角色；综合视频分析管理系统则对所有分布式智能视频分析系统进行管理，接收分布式智能视频分析系统的分析结果，进行汇总显示与综合分析，二者在分布式环境中的关系如图3所示。
对于综合视频分析管理系统，在分布式环境中的运行流程分为如下步骤：
（1）通过分布式智能视频分析系统中的网关管理模块以及综合视频分析管理系统中的节点管理模块，配置分布式集群的数据转发逻辑，以保证所有的监控视频流和智能视频分析结构都能够最终抵达综合视频分析管理系统；
（2）通过告警模块配置接收数据以后的告警逻辑，包括告警等级、告警方式等，综合视频分析管理系统支持的告警方式包括画面告警（在系统内显眼区域显示亮色警告）、调用扬声器告警，同时也支持通过邮件、短信、微信和调用第三方通知接口的方式向目标人员发送远程提示；
（3）在完成数据汇总和告警模块配置后，用户即可在CCTV模块、以及综合数据分析与可视化模块中查看实时的监控视频、智能视频分析算法的分析结果和相关的数据可视化图表。
作为本发明的另一实施例，提供一种视频监控系统，其中，包括：多个视频监控节点、前文所述的分布式智能视频分析系统、前文所述的交互式管理控制系统和前文所述的综合视频分析管理系统，每个所述视频监控节点均设置一个所述分布式智能视频分析系统，每个所述分布式智能视频分析系统均连接一个所述交互式管理控制系统，所有所述分布式智能视频分析系统均与所述综合视频分析管理系统通信连接。
应当理解的是，本发明实施例提供的视频监控系统是综合性系统，包括了前文的分布式智能视频分析系统、交互式管理控制系统和综合视频分析管理系统，每个视频监控节点均配置一个分布式智能视频分析系统，而每个分布式智能视频分析系统均需配置一个交互式管理控制系统实现运行，综合视频分析管理系统可以对视频监控系统中的所有视频监控节点以及所有分布式智能视频分析系统实现综合管理分析，这样可以有利于实现智能监控功能的部署和实施。
具体地，所述视频监控系统还包括上位机，所述上位机与所述分布式智能视频分析系统通信连接。
需要说明的是，所述上位机可以为前文所述的综合视频分析管理系统，也可以为其他的视频监控节点上的分布式智能视频分析系统，还可以是第三方系统，具体可以根据需要进行选择，此处不做限定。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种视频监控系统，其特征在于，包括：多个视频监控节点、分布式智能视频分析系统、交互式管理控制系统和综合视频分析管理系统，每个所述视频监控节点均设置一个所述分布式智能视频分析系统，每个所述分布式智能视频分析系统均连接一个所述交互式管理控制系统，所有所述分布式智能视频分析系统均与所述综合视频分析管理系统通信连接；
所述分布式智能视频分析系统，其中，包括：主控模块、智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块，所述智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块均与所述主控模块通信连接，所述视频编解码模块与所述智能视频分析模块通信连接，所述流媒体服务模块与所述视频编解码模块通信连接；
所述主控模块用于根据预设配置实现对所述智能视频分析模块、视频编解码模块和流媒体服务模块的控制与调度；
所述视频编解码模块用于对监控视频流进行解码；
所述智能视频分析模块用于根据智能视频分析算法对所述视频编解码模块解码后的视频流进行分析与处理，得到分析处理结果；
所述视频编解码模块用于对所述分析处理结果进行编码得到编码视频流；
所述流媒体服务模块用于将所述编码视频流发送至上位机；
所述交互式管理控制系统应用于所述分布式智能视频分析系统中，包括：
监控管理模块、算法管理模块、第一CCTV(Closed Circuit Television，闭路电视监控系统)模块和第一历史回放模块，所述监控管理模块、算法管理模块、第一CCTV模块和第一历史回放模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述监控管理模块用于配置接入所述分布式智能视频分析系统中的监控视频流及其元数据，并实现对监控视频流的开闭控制；
所述算法管理模块用于管理在所述分布式智能视频分析系统中运行的智能视频分析算法；
所述第一CCTV模块用于实时播放接入所述分布式智能视频分析系统的监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述第一历史回放模块用于回放接入所述分布式智能视频分析系统的监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述算法管理模块用于管理在所述分布式智能视频分析系统中运行的智能视频分析算法，包括：
所述算法管理模块用于提供智能视频分析算法的程序包、输入输出数据结构的管理功能，以及管理接入所述分布式智能视频分析系统的各个监控视频流分别对应的智能视频分析算法；
所述综合视频分析管理系统用于管理所述分布式智能视频分析系统，包括：节点管理模块、告警模块、第二CCTV(Closed Circuit Television，闭路电视监控系统)模块、第二历史回放模块和综合数据分析与可视化模块，所述节点管理模块、告警模块、第二CCTV模块、第二历史回放模块和综合数据分析与可视化模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述节点管理模块用于对多个视频监控节点的状态进行监控，并用于对各个节点上的分布式智能视频分析系统中的智能视频分析算法进行集中管理；
所述告警模块用于在接收到所述分布式智能视频分析系统输出的分析处理结果中的异常数据时发出报警信号；
所述第二CCTV模块用于将每个视频监控节点的监控视频流以及每个节点的分布式智能视频分析系统得到的分析处理结果以视频矩阵的形式显示；
所述第二历史回放模块用于回放监控视频流以及智能视频分析算法的运行结果；
所述综合数据分析与可视化模块用于汇总所有视频监控节点的分布式智能视频分析系统的综合数据，并对所述综合数据进行分析与可视化。
2.根据权利要求1所述的视频监控系统，其特征在于，所述分布式智能视频分析系统包括：第一通信模块，所述第一通信模块分别与所述主控模块和所述流媒体服务模块通信连接，所述第一通信模块用于在所述主控模块的控制与调度下将所述编码视频流发送至上位机。
3.根据权利要求1所述的视频监控系统，其特征在于，所述分布式智能视频分析系统包括：存储模块，所述存储模块分别与所述主控模块与所述视频编解码模块通信连接，所述存储模块用于存储所述编码视频流。
4.根据权利要求1所述的视频监控系统，其特征在于，所述交互式管理控制系统还包括：网关管理模块和第一运维模块，所述网关管理模块和所述第一运维模块均与所述分布式智能视频分析系统通信连接；
所述网关管理模块用于在当前所述分布式智能视频分析系统兼任网关功能时，对其他节点上的分布式智能视频分析系统进行注册以及管理数据转发；
所述第一运维模块用于对所述分布式智能视频分析系统的软硬件运行状态进行监控。
5.根据权利要求1所述的视频监控系统，其特征在于，所述综合视频分析管理系统包括：第二通信模块和第二运维模块，所述第二通信模块用于实现所述综合视频分析管理系统与每个视频监控节点的分布式智能视频分析系统的通信连接，所述第二运维模块用于实现对每个视频监控节点以及所有视频监控节点集群的监控。
6.根据权利要求1所述的视频监控系统，其特征在于，所述视频监控系统还包括上位机，所述上位机与所述分布式智能视频分析系统通信连接。
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