潍坊市城市管理视频监控系统的设计与构成.doc

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潍坊市城市管理视频监控系统的设计与构成

第1章绪论

1.1研究背景与意义

随着我国经济和社会的高速发展，尤其是城镇化的快速发展，给城市管理工作带来了很多严峻的问题，重点是快速发展造就了非常复杂且日益增多的城市管理盲区，因此加强和改善城市管理的任务尤为紧迫而艰巨。

于是，建设部在2006年就提出了数字化城管建设的蓝图，政府希望通过在现代城市管理中，通过不断引入先进的管理模式和科技手段，以实现利国、利民的稳定发展的社会秩序。

在近几年城市快速发展的过程中，2007年、2008年和2009年国内陆续在一大批城市进行数字化城管的试点工作，经过实际的系统运作，数字化城管系统在各级城市的优化管理中的优势已经日渐显现出来。

例如政府管理的行为由被动应付转化为主动解决、定期分析、探求源头生成原因；管理的方式从粗放变为精细；管理资源的配置从杂乱低效转为系统高效；管理的评价从奖罚不明变为奖罚分明、及时处理；管理的运行从封闭运作转化为公开公平，便于群众的监督；管理的参与机制从政府和专业部门一个积极性变成为全社会参与，调动各方面积极性等等。

目前，在一些已经建成的数字化城管系统中，已经建立了大屏幕监督指挥系统，并部分共享了市应急指挥中心的视频资源，但由于业务管理的不同和安全技术问题，城市管理对定向视频监控的需求仍尚未完全实现。

目前数字化城管的主要视频信息均来自于公安交警的监控探头，虽然数量众多，但是城管和公安交警监控目标、目的不一样，所以这些视频信息很难进行有效使用，造成了资源配置的不合理。

还有一些需要进行现场应急处理的事件，也需要在现场实现实时的音视频通讯。

因此，为了更好的实现视频监控系统在城市管理中的作用，提高城市管理工作的效率、扩大城市管理问题发现的来源、进一步发挥数字化城管的效能，建立城市管理视频监控系统已经非常必要，通过实现对城市管理重点区域、重点道路的全天候、全方位实时监控，并与相关部门进行资源共享，已经成为数字化城管系统发挥效能的技术手段和有力保障。

[1]

1.2国内外研究现状

视频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，比如银行、酒店、公共场所、公共交通等等。

近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也有了长足的发展。

在国外，视频监控系统在城市道路、公共场所、交通管理、社会治安、公共设施等城市基础设施方面的建设和和运营已经取得了很多的经验，并且还在不断地将多媒体技术、计算机传输技术、影像识别技术、数字化视频监控技术等应用到城市监控当中。

近年来，尤其是在美国911恐怖袭击、马德里爆炸案以及伦敦爆炸案以后，世界各个国家和地区对视频监视和监控系统的需求日益增加。

美国NEC公司的SmartCatch系统提供目前世界上最综合，最准确，最先进的智能视频监控解决方案。

因为有真正行为识别能力，SmartCatch系统可以实时地检测威胁安全的可疑行为，向相应的安全人员进行报警，以采取及时的、有效的措施。

通过使用目前最先进的机器学习、多物体跟踪、和行为推理技术，SmartCatch系统可以一致地实现目前工业界最高的识别准确率，并消除其他基于运动检测或基于简单跟踪检测系统常有的误报警。

一系列的行为识别适用于室内和室外，为整个企业提供一个完整的解决方案。

SmartCatch系统于现有的CCTV摄像机系统兼容，并且很容易与其他安全系统，比如门禁系统、生物特征识别、RFID等进行集成。

在国内，视频监控方面的研究起步较晚。

长城集团、北京微电子技术有限公司等自主开发了国产的视频监控系统；同时，我国许多高校和大型科研机构也在从事与数字视频监控相关的技术研究和系统开发。

目前在国内的研究机构当中，属中科院下属的模式识别国家重点实验室成立的视觉监控研究组处于这个领域的领先地位。

模式识别国家重点实验室筹建于1984年，1987年8月正式对外开放，同年12月通过国家验收，是由国家计委投资成立的国家重点实验室之一。

实验室依托于中国科学院自动化研究所，实验室以模式识别基础理论、图像处理与计算机视觉以及语音语言信息处理为主要研究方向，研究人类模式识别的机理以及有效的计算方法，为开发智能系统提供关键技术，为探求人类智力的本质提供科学依据。

他们在对交通场景的视觉监控、认的运动视觉监控和行为模式识别等方面，研究取得了一定成果。

中国电信推出了“全球眼”网络视频监控业务。

该业务系统利用中国电信无处不在的宽带网络将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享，为各行业的管理决策者提供了一种全新的、直观的，扩大觉和听觉范围的管理工具，提高工作绩效。

同时，可通过二次应用开发，为各行的资源再利用提供新的手段。

[2]全球眼视频监控平台也集成了多种视频监控设备，通过全球眼的视频监控平可以统一的使用多种视频监控资源。

用户只需向电信租用就可以使用全球眼系统视频资源，减少了视频监控平台建设初期的投入，缩短了视频监控平台的建设周期。

但与世界上先进的视频监控系统相比，我国在此方面仍然有待不断提高和完善，尤其是智能化视频监控方面更只不过是处于探索研究过程的初级阶段。

1.3视频监控系统的应用

视频监控系统的应用非常广泛，在我们身边随处可见。

这里仅举几个视频监控具体的例子。

“幼儿安全托儿所”是英国第一所网络监控托儿所，父母随时可以通过密码登陆到这所托儿所网络，在线观看孩子在托儿所的各种情况。

北京警方与北京华讯和达数据科技有限公司合作，在部分电力系统终端上安装了警报远程传输设备，使警方可以在第一时间发现电力设施被盗，以便及时出警。

概括来说，目前视频监控系统应用领域主要有以下一些方面：

安防系统、公共管理、教育系统、电力系统、部队系统、银行系统、医疗系统等。

1.4本文主要工作及论文组织结构

随着城市化进程的不断加快，城市地域进一步扩大，城市功能日益复杂化，城市管理的空间范围和业务范围也不断的扩大和增加。

由此引起的城管业务的增多与城管执法局的执法资源不足、执法手段落后之间的矛盾日益突出。

因此，建设数字城管视频监控系统，是加快城市管理信息化进程、提高城市管理行政执法水平的重要手段。

[6]

本文主要结合潍坊市城市管理行政执法工作实际，通过对视频监控系统的发展过程、视频监控系统的功能及构成、涉及的主要技术、视频采集、压缩以及视频传输技术、DirectShow技术等的研究，研究设计了潍坊市数字城管视频监控系统方案，并加以建设实现。

本论文的主要章节安排如下：

第1章绪论。

对城市管理视频监控系统的应用背景进行了了解，对国内外视频监控现状简要作了介绍，介绍了本论文的组织架构；

第2章视频监控系统的发展历程和趋势。

简要总结了视频监控系统的发展历程和发展趋势；

第3章视频监控系统的构成及相关技术。

对城市管理视频监控系统的结构和系统详细构成作了介绍，对视频监控系统涉及到的有关技术作了研究，主要包括视频压缩技术和视频传输技术，以及DirectShow技术。

第4章潍坊市数字城管视频监控系统需求分析。

介绍了系统项目背景，详细阐述了潍坊数字城管视频监控系统的功能需求，对系统实现的目标及设计关注点作了说明。

第5章潍坊市数字城管视频监控系统的设计与实现。

分别就系统硬件与系统软件的建设进行了研究。

第2章视频监控系统的发展历程和趋势

2.1视频监控系统的发展历程

视频监控系统的发展与电子、通信、计算机以及网络技术的发展息息相关，就其发展的阶段来说，视频监控系统由上世纪七十年代发展至今，大致经历了以下三个阶段：

[2][3]模拟视频监控系统、数字视频监控系统以及远程网络视频监控系统。

2.1.1模拟视频监控系统。

在上世纪90年代初及其以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统（CCTV），称为第一代视频监控系统。

模拟监控系统一般主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，前端摄像机到主控制室的距离通常均在l000米以内，它的诸多设备（如字符发生器、画面切换器、画面处理器、长延时录像机、系统主控制器、主显示器）的连接大都采用射频同轴电缆直接连接。

系统的特点:

经过几十年的发展，技术成熟，设备品种多，视频、音频信号的采集、传输、存储主要为模拟形式，质量最高；只适用于较小的地理范围（通常为1000米内）；施工难度大，需要铺设“视频”、“音频”、“控制”等线路；监控系统不易扩展、录像资料不易保存和查找；成本过于昂贵，附属设备过多易损坏、难于维护，束缚了用户对监控系统的需求和应用；应用的灵活性较差；与现有计算机和网络系统无法结合。

系统的性能:

模拟视频监控系统的图像录制应用的是家用录像系统（VideoHomeSystem，VHS）录制标准，图像的质量在回放和录像时受录像带使用时间、使用次数的增加而不断下降，视频图像由于保存在录像带上，不仅容易受噪声干扰，而且容易磨损，难以长久保存。

检索图像必须使用录像机的面板按钮、遥控器或者操作键盘的操纵杆，过程繁琐。

由于使用的是时滞（长延时）录像机，还必须定期维护清洗磁头，很难组建成大型、复杂、多功能的监控系统，若要升级，只有更换整个系统。

系统的扩展能力差。

对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵一发而动全身，新的设备也很难添加到原有的系统之中；无法形成有效的报警联动。

在模拟监控系统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。

模拟视频监控系统在技术上已相当纯熟，从技术角度考虑已较难进行升级或改进，它工作稳定可靠、不易死机，更换录像带也十分容易，但是其安全性能较低，易给犯罪分子以可乘之机。

2.1.2数字视频监控系统。

上世纪九十年代中后期，正是图像处理技术、计算机技术、网络技术飞速发展的时期。

远距离、高清晰、同步传输多路视频和音频信号，最为经济可行的方法就是将模拟信号进行数字化处理。

随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代视频监控系统。

[4]该系统由前端摄像机、编码器、存贮器、显示器、控制主机及控制软件组成，采用模拟输入与数字压缩、显示和控制相结合的方式，因为核心设备是数字设备，因此称为数字视频监控系统。

系统成熟的数字视频监控系统有单机硬盘录像系统、局域网传输硬盘录像系统、广域网传输硬盘录像系统。

系统的特点:

系统前端设备与第一代系统相同，所不同的是通过视频卡将模拟信号数字化，在PC上实现多画面显示、切换、控制、录像、录像回放等功能，简化了监控中心的设备。

系统功能较为强大、完善；可适用于任意的地理范围，与信息系统可以交换数据;第二代系统视音频信号的采集、传输、存储主要为数字形式，质量较高，适合于模拟系统的数字化改造，解决录像资料的存储和查找等问题；基于PC的视频监控系统终端功能较强，便于现场操作应用灵活性较好；视频前端（如CCD等视频信号的采集、压缩、通讯）较为复杂，可靠性不高；PC机也需专人管理，特别是在环境或空间不适宜的监控点，这种方式不理想，不适用于无人值守场所。

尽管初步实现了数字化，这种类型的监控系统具有以下缺点:

施工布线工作量大;进行远程图像传输困难;需要开发专用的软件，开发周期长，难度大。

由于图像质量、稳定性以及远程传输监控等技术方面的不足，使这种第二代视频监控系统仍仅作为安防产品应用于某些特定行业的日常监控。

系统的性能：

数字视频监控系统的图像录制质量可以达到Dl（704X576）或更高，使回放和录制的质量效果完全一样，清晰度没有任何衰减。

操作界面友好，有联机帮助或提示，可用鼠标直接操作，检索回放相当简便快捷。

它的存储介质是：

硬盘、光盘或数据磁带，抗干扰能力强，不容易损坏，有利于长期保存。

数字视频监控系统的硬盘寿命远远大于录像带，它不仅可以自动循环录像，

而且能定期自动备份，无须人工干预，十分方便。

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