专利名称：可组态智能视频监控平台及其监控方法
技术领域：
本发明涉及一种视频图像处理领域的视频监控平台及其监控方法，具体涉及一种 可以实现算法的高度可复用与系统的高度可组态的可组态智能视频监控平台及其监控方 法。
背景技术：
目前，智能监控技术迅速发展，智能监控系统在国防、交通、治安及物流管理等方 面发挥着越来越重要的作用。智能监控系统的核心是视频处理与行为分析算法，视频处理 算法对视频进行增强去噪处理，行为分析算法对视频中的人体车辆行为进行分割和识别。 智能监控系统的开发就是组合这些算法来实现适应特定需求的系统。现有的监控系统开发技术通常是写一个程序，在输入输出设备的开发库上构建采 集和输出功能，然后将视频算法嵌入进去，再为之添加配置与管理界面。这种技术的缺陷在 于模块化程度低，视频算法之间代码耦合，视频算法与软件界面耦合，无法真正实现视频 算法的高可复用性。现有的监控系统，缺乏组态能力，一方面监控系统被高度定制化，新需 求只能通过重写来实现，无法快速重构监控系统；另一方面视频算法只能按流程使用计算 资源，在多核环境下存在复杂的同步问题，不可避免地造成计算资源浪费。
发明内容
发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以实现算法的高 度可复用与系统的高度可组态的可组态智能视频监控平台及其监控方法。技术方案为实现上述目的，本发明的可组态智能视频监控平台，包括核心平台、 按需调度机制和Web操控界面；所述核心平台设有功能模块，各功能模块之间通过脚本语 言进行连接与组合(系统组态)；所述按需调度机制根据功能模块的组态分配处理器资源， 最优化计算资源的使用；所述Web操控界面能自动为功能模块生成管理配置界面。本发明提供一种按需调度机制，由用户需求驱动功能模块中封装的算法进行监控 视频数据的处理，并最终实现预期功能。所述的按需调度机制包括以下机制模块机制，是 一种模块化的视频算法开发与发布机制，向算法隐藏执行环境、上下文的变化，算法封装为 功能模块后只需并且只能观察到输入数据的变化，可以实现算法的高可复用；调度器机制， 与视频时序同步的执行机制，进行处理器资源的分配，最优化计算资源的使用；信号与槽机 制，与视频时序异步的执行机制，处理与视频时序异步的事件；元数据机制，用于功能模块 的配置界面自动生成。所述功能模块包括以下模块协议模块，通过http、ftp等数据传输协议访问远程 数据；采集模块，从采集设备读取视频数据流；视频处理模块，对输入视频进行处理，并将 结果输出给视频分析模块；视频分析模块，分析视频中的目标运动和行为，并将分析结果通 过信号与槽机制发布为事件；服务模块，为其他功能模块提供数据服务，如日志，Web协议 访问等。
本发明提供元数据机制与Web操控界面，根据功能模块的元数据生成其Web化的 配置界面。即所述的Web操控界面，是根据功能模块的元数据生成其Web化的配置界面。本发明的可组态智能视频监控平台，其视频算法封装为功能模块，并可通过图形 化的脚本语言进行连接与组合(组态)，从而允许开发人员使用已有的功能模块，快速地为 新需求构建监控系统；提供一套按需调度的执行机制，让视频处理分析功能模块按需使用 硬件平台计算资源，最优化处理器使用，从而杜绝计算资源的浪费，能够在DSP等嵌入式开 发平台上高效运行；使用Web化的管理和操控界面，根据功能模块的元数据描述，自动为功 能模块生成管理配置界面，从而实现监控算法与界面逻辑的完全分离，避免操控界面上的 重复开发。本发明的可组态智能视频监控平台的监控方法，包括以下步骤(1)分析监控需求，确定功能模块的组态方式；(2)从现有功能模块中选取能够满足监控需求的模块；若某种监控需求不能通过 现有功能模块实现，则为该需求编写新的功能模块；(3)使用脚本语言对功能模块进行连接，即进行系统组态，正确连接功能模块的输 入输出缓冲区、信号和槽；(4)调试运行，通过Web操控界面对功能模块进行参数配置；(5)部署并运行。本发明的可组态智能视频监控平台及其监控方法，与现有技术相比，具有以下优占.
^ \\\ ·1、高度模块化设计，可通过图形化的脚本语言进行组态，从而允许开发人员使用 已有的功能模块，快速地为新需求构建监控系统；2、通过按需调度机制使功能模块按需使用硬件平台计算资源，最优化处理器使 用，可以避免计算资源的浪费；3、使用Web化的操控界面，根据功能模块元数据自动为功能模块生成管理配置界 面，从而实现监控算法与界面逻辑的完全分离，避免操控界面重复开发；4、通过轻量级模块化实现，易于学习和掌握，方便开发人员开发和扩展系统功能。
图1为本发明的可组态智能视频监控平台的平台构成框图；图2为本发明的可组态智能视频监控平台的开发与应用体系框图；图3为本发明中调度器机制按需分配处理器的示意图；图4为本发明的实施例1中的功能模块组态示意图；图5为本发明的实施例2中的功能模块组态示意图；图6为本发明的实施例3中的功能模块组态示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1至图3所示，本发明的可组态智能视频监控平台，包括核心平台、脚本语言 接口、Web操控界面和按需调度机制。核心平台设有功能模块，各功能模块之间通过一种语义化、图形化的脚本语言进行连接与组合，即系统组态；按需调度机制根据功能模块的组态 分配处理器资源，最优化计算资源的使用；Web操控界面能自动为功能模块生成管理配置 界面。按需调度机制包括以下机制模块机制，是一种模块化的视频算法开发与发布机 制，向算法隐藏执行环境、上下文的变化，算法封装为功能模块后只需并且只能观察到输入 数据的变化，可以实现算法的高可复用；调度器机制，与视频时序同步，进行处理器资源的 分配，最优化计算资源的使用；信号与槽机制，作为调度器机制的补充，与视频时序异步，处 理与视频时序异步的事件；元数据机制，用于功能模块的配置界面自动生成。其中，功能模块又分为如下几类协议模块，通过http、ftp等数据传输协议访问 远程数据；采集模块，从采集设备读取视频数据流；视频处理模块，对输入视频进行处理， 并将结果输出给视频分析模块；视频分析模块，分析视频中的目标运动和行为，并将分析结 果通过信号与槽机制发布为事件；服务模块为其他模块提供数据服务，如日志，Web协议访 问等。脚本语言接口允许用户通过一种图形化、语义化的脚本阻延进行系统组态。一方 面允许开发人员利用已有功能模块，快速构建智能监控系统，另一方面可方便快速的对系 统进行重组态以适应需求的变化。Web化的操控界面允许用户随时随地访问监控系统，而无需事先安装客户端软件。 Web化操控界面与硬件平台无关，一方面降低了开发难度，无需为嵌入式客户端专门开发客 户端；另一方面，允许用户随时随地访问监控系统而无需安装客户端软件，可以降低部署成 本。本发明的基本思想是提供一套统一的机制处理算法之间的数据传递与同步，在 这套机制下，实现算法的高度可复用与系统的高度可组态。智能监控系统由内部视频功能 模块的组态方式决定。功能模块的组态方式确定后，算法的最优执行顺序与同步机制就可 由调度算法确定。如图1所示，本发明的智能监控平台的按需调度机制包括模块机制，提供一种功 能封装与发布的机制；调度器机制，提供一种与视频时序同步的功能模块按需执行机制； 信号与槽机制，作为调度器机制的补充，提供一种与视频序列异步的执行机制，用于随机出 现的事件的处理；元数据机制，功能模块对自身功能与接口进行描述，可用于功能模块的配 置界面自动化生成。此外平台提供脚本语言界面，通过脚本语言向用户提供一种语义化、图 形化的配置方式。具体地，模块机制要求功能模块提供工厂方法，平台通过工厂方法创建模块实例。 模块实例包含一个符号表，用于记录该实例中的输入输出缓冲，算法参数，及信号和槽函 数。组态就是连接模块的输出缓冲到下一级模块的输入缓冲，连接模块的槽到需要订阅的 信号上。具体地，调度器机制要求功能模块提供一个数据处理函数。数据函数处理输入缓 冲区的数据，输出处理后的数据到输出缓冲区。当一个模块所依赖的前级模块都完成计算 后，该模块进入准备状态。调度器会调度空闲处理器执行处于准备状态模块的数据处理函 数。调度器是与视频时序同步的执行机制，功能模块的执行顺序相对固定，不受随机因素影 响。
具体地，信号与槽机制要求功能模块提供命名信号与槽定义。模块根据需要触发 自身的命名信号，连接到该信号的槽函数将得到执行。信号与槽机制实现一种与视频时序 异步的执行机制，功能模块触发信号的时机是不受控的。具体地，元数据机制要求功能模块提供对模块本身、输入输出缓冲区、算法参数、 信号与槽函数的描述，并保存为格式化文本供平台核心读取。平台使用这些元数据为功能 模块生成Web化的管理与配置界面，为参数生成输入控件，并提供参数范围检查。平台中的功能模块有五种协议模块，采集模块，视频处理模块，视频分析模块，服 务模块。协议模块负责从URL地址读取视频，主要用于读取磁盘文件(测试套件使用磁盘 上的测试视频)或Web摄像头的视频数据；采集模块负责从视频采集设备读取视频流；视 频处理与视频分析模块主要用于处理分析视频数据，智能监控系统的核心算法就在这些模 块；服务模块为其他模块提供数据服务，如日志，Web协议访问等。使用平台的应用程序主要有三种测试套件、图编辑器和监控系统测试套件用来验证功能模块的正确性(算法参数是否有效，输入输出缓冲区处理 是否正确，信号和槽函数实现是否与元数据一致)，性能(数据处理函数的性能，槽函数调 用的性能)与稳定性(长时间工作是否出现内存泄露)；还可以用来验证监控系统的有效 性(对测试视频，监控系统是否给出预期的报警，测试异常事件的检测率与虚警率)。图编辑器用来快速构建监控系统，允许用户使用GUI界面进行功能模块的组态与 参数设定，而无需编写代码。监控系统用于进行智能监控，监控系统中使用的功能模块与监控策略应当是使用 测试套件严格测试过的。如图2所示，平台通过一组简洁稳定的API向应用程序提供对各种功能模块的调 用，做到应用程序开发与模块开发的分离应用程序只通过平台提供的API访问模块的功 能，不直接操作模块的数据；模块只为开发平台服务，只需向平台提供所需的接口，而不考 虑复杂的模块间通信。如图3所示，监控系统功能决定功能模块的组态方式，也就确定了功能模块的执 行顺序与同步策略。在算法模块依赖关系图中，各算法模块的状态是:A执行完毕，B正在执 行，C和D的依赖已经满足，E、F、G的依赖尚不满足。所以，当第一 CPU正在执行模块B时， 调度器将模块C调度给第二 CPU执行。即，当系统中有处理器空闲时，调度器调度处于准备 状态的功能模块到该处理器上执行，以避免处理器空闲带来的计算资源浪费，最大化资源 利用率。本发明的可组态监控平台的监控方法，包括以下步骤第一步，分析监控需求，确定功能模块的组态方式；第二步，从现有功能模块中选取能够满足需求的功能模块，若某种监控需求不能 通过现有功能模块实现，则为该需求编写新的功能模块；第三步，使用脚本语言对功能模块进行连接，即进行系统组态，正确连接功能模块 的输入输出缓冲区、信号和槽；第四步，调试运行，通过Web操控界面对功能模块进行参数配置；第五步，部署并运行。以下，通过几个实施例详细说明本发明的可组态智能监控平台及其监控方法。
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实施例1本实施例为单路贵重物品看护系统，该智能监控系统对固定场景中的贵重物品进 行看护，当被看护物品被移走或被偷盗时，系统发出声音警报。监控方法步骤如下第一步，根据监控需求，可确定系统组态如图4所示采集模块从摄像头采集视 频，把视频流送给下级处理；看护模块是一个视频分析模块，分析视频中的人体行为，对特 定的行为报警(本实施例中为移动、偷盗看护物品)；声音报警模块负责驱动蜂鸣器发出报 警音；Web模块允许用户对系统进行设置；第二步，从现有模块中选取采集模块、看护模块与Web模块，声音报警模块需要根 据硬件来编写；第三步，使用脚本语言配置监控系统组态，连接各功能模块的输入输出缓冲区，连 接看护模块的报警信号与声音报警模块的报警槽；第四步，调试运行，通过Web界面设置看护模块参数，看护区域；第五步，部署并运行新的智能监控系统。实施例2本实施例为双路入侵报警系统，该监控系统监控两个路口，对跨越禁行线的入侵 行为进行报警，向控制中心发送一条日志。第一步，确定系统组态如图5所示系统接受两路监控视频输入，分别进行入侵检 测，最后通过共同的日志发送模块与控制中心通信；第二步，从现有模块中选取采集模块、入侵检测模块、日志发送模块与Web模块， 这些功能模块已经可以满足需求，故无需编写新的功能模块；第三步，使用脚本语言对系统进行组态，连接功能模块的输入输出缓冲区、连接报
警信号；第四步，通过Web模块对入侵检测模块进行设置，调试运行新的监控系统；第五步，进行部署。实施例3本实施例是对实施例2中的双路入侵检测系统进行改造，在第一路视频中加入视 频增强模块，以改善入侵检测效果，当两路监控视频都检测到入侵时，发出声音报警。本实 施例的功能模块组态如图6所示在实施例2中，第一路视频的采集模块与入侵检测模块之 间添加一个增强模块；把两路入侵检测的报警信号连接到一个与操作模块，该与操作模块 连接声音报警模块，从而实现声音报警的“与”逻辑触发。整个实施过程仅需要修改组态脚 本，无需重新部署。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
一种可组态智能视频监控平台，其特征在于包括核心平台、按需调度机制和Web操控界面，所述核心平台设有功能模块，各功能模块之间通过脚本语言进行连接与组合；所述按需调度机制根据功能模块的组态分配处理器资源；所述Web操控界面能自动为功能模块生成管理配置界面。
2.根据权利要求1所述的可组态智能视频监控平台，其特征在于所述功能模块包括协议模块，通过数据传输协议访问远程数据； 采集模块，从采集设备读取视频数据流；视频处理模块，对输入视频进行处理，并将结果输出给视频分析模块； 视频分析模块，分析视频中的目标运动和行为，并将分析结果通过信号与槽机制发布 为事件；服务模块，为其他功能模块提供数据服务，包括日志和Web协议访问。
3.根据权利要求1所述的可组态智能视频监控平台，其特征在于所述按需调度机制 包括模块机制，是一种模块化的视频算法开发与发布机制；调度器机制，与视频时序同步的执行机制，进行处理器资源的分配，最优化计算资源的 使用；信号与槽机制，与视频时序异步的执行机制，处理与视频时序异步的事件； 元数据机制，用于功能模块的配置界面自动生成。
4.权利要求1至3任一项所述的可组态智能视频监控平台的监控方法，其特征在于包 括以下步骤(1)分析监控需求，确定功能模块的组态方式；(2)从现有功能模块中选取能够满足监控需求的功能模块；如果现有功能模块不能满 足监控需求，则编写新的功能模块；(3)使用脚本语言对功能模块进行连接；(4)调试运行，通过Web操控界面对功能模块进行参数配置；(5)部署并运行。
全文摘要
本发明公开了一种可组态智能视频监控平台及其监控方法，该监控平台包括核心平台、按需调度机制和Web操控界面，核心平台设有功能模块，各功能模块之间通过脚本语言进行连接与组合；按需调度机制根据功能模块的组态分配处理器资源；Web操控界面能自动为功能模块生成管理配置界面。本发明的可组态智能视频监控平台及其监控方法可以实现视频算法代码的高可复用与智能监控系统的高可组态，能够适应日益丰富的监控需求对监控系统快速开发能力的要求。
文档编号H04L12/24GK101945122SQ20101025563
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者叶曙光, 吴瑛, 汪斌, 茅耀斌, 贺枫, 郭权 申请人:江苏金思源电力科技有限公司