[發明專利]一種智能視頻安防系統及其信號處理方法

有效

• 申請號: 201410554713.2
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104320615B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 操金點;黃峰
• 申請（專利權）人: 智擎信息系統（上海）有限公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;G06K9/80
• 代理公司: 上海百一領御專利代理事務所(普通合伙)31243
• 代理人: 馬育麟

技術領域

本發明涉及一種公共安全監控、視頻圖像處理、計算機視覺、人工智能等技術領域，尤其涉及一種基于FPGA-SOC芯片的智能視頻安防系統以及用于該安防系統的信號處理方法。

背景技術

目前安防系統已逐漸從模擬安防轉向了數字安防。未來的安防系統趨勢是智能化，高清數字化，網絡化。其中，智能化解決方案是未來安防的重要組成部分和迫切要求。簡言之，智能化安防是指采用計算機視覺、人工智能等專業知識對視頻圖像進行技術處理，分析目標的屬性、特征、運動方向等信息來判斷目標是否符合設定的規則，是否發送報警信號等，從而對事件進行及時處理，提高應急事件的反應速度。

在現有的安防系統中，大部分視頻監控仍然采用被動式的監控方案。例如，在服務中心由專門人員監視顯示器圖像來進行安防行為的判斷，或者事后調取存儲的視頻片段進行人工分析視頻的方式。毫無疑問，上述監控方式的工作量較大，易疲勞，容易導致視頻行為的漏報或誤報。相比之下，智能化的視頻分析技術充分發揮了安防系統所需的主動監控性，可有效降低專門人員的工作量，并提高報警的精確度，減少視頻行為的漏報或誤報現象。

一般來說，當前的智能視頻分析技術在安防系統中的實現，主要分為兩種方式：一種是基于后端服務純軟件處理分析，另一種是在前端設備即時分析。前一種方案的不足之處在于，當視頻流通路數量大時，服務器端需要分析的視頻數據量也極大，純軟件的分析效率會明顯下降，無法滿足安防系統實時分析和報警的需求。后一種方案目前絕大多數采用的是基于DSP(Digital Signal Processor，數字信號處理器)實現，這種實現方法在面對高清視頻、多目標、多規則的視頻分析時，效率和靈活度受限。例如，對于2560*2048的分辨率、15幀每秒(Frames Per Second，FPS)的5M像素視頻，即使采用高端DSP芯片，受DSP處理核處理能力、時鐘頻率等限制，也無法處理。此外，對于多目標、多規則以及復數運算情況，由于DSP核集成的視頻處理單元的多任務執行能力有限，加上串行處理機制的諸多原因，對視頻流信號的數據處理能力仍然有限。

有鑒于此，如何設計一種智能視頻安防系統，或對現有的智能視頻安防系統進行改進，以克服現有技術中的上述缺陷，提高視頻流信號的數據處理能力，滿足智能安防系統實時分析和報警的需求，是相關技術人員亟待解決的一項課題。

發明內容

針對現有技術中的智能視頻安防系統在視頻流信號的處理速度和處理能力方面存在的上述缺陷，本發明提供了一種基于FPGA-SOC芯片的智能視頻安防系統以及用于該安防系統的信號處理方法。

依據本發明的一個方面，提供了一種基于FPGA-SOC的智能視頻安防系統，其中，所述智能視頻安防系統包括視頻分析前端以及中心視頻服務器，且所述視頻分析前端包括：

視頻輸入接口，用于將高速SDI視頻信號解串為符合BT.656標準的數字視頻流信號；

控制模塊，包括FPGA-SOC芯片，所述控制模塊與所述視頻輸入接口相耦接，用于對所述數字視頻流信號進行預處理和視頻行為分析，并輸出處理后的標準的IP視頻流信號；以及

視頻輸出接口，與所述控制模塊相耦接，用于將所述IP視頻流信號傳送至所述中心視頻服務器，

其中，所述中心視頻服務器用于接收所述IP視頻流信號，配置所述視頻分析前端的視頻分析規則，以及監控所述視頻分析前端處理后的綜合視頻流。

在其中的一實施例，所述FPGA-SOC芯片還包括邏輯模塊以及處理模塊，所述邏輯模塊用于接收所述數字視頻流信號，并對所述數字視頻流信號進行視頻圖像預處理和視頻分析處理，并將處理后的視頻數據存入系統的存儲器；其中，所述處理模塊從所述存儲器讀取所述處理后的視頻數據，對其進行運動軌跡提取和判斷，并通過比較運動目標軌跡與已配置的視頻分析規則來判斷運動行為的合法性，進而將最終的IP視頻流信號通過網絡發送給中心視頻服務器。

在其中的一實施例，所述處理模塊具有ARM處理器、DMA控制器、第一存儲器控制器、中斷控制器以及外圍接口模塊，所述ARM處理器分別與所述中斷控制器和所述第一存儲器控制器相耦接，所述外圍接口模塊與所述DMA控制器和所述中斷控制器相耦接。

在其中的一實施例，所述外圍接口模塊用于輸出所述IP視頻流信號，以及發送和/或接收GPIO傳感器報警信號。