監(jiān)控視頻中大規(guī)模群體系統(tǒng)模型及其演進-預(yù)報方法研究

隨著社會的發(fā)展，大規(guī)模人員聚集和運動的情況和場所大量增加，如運動會、音樂會、群眾集會、節(jié)日期間形成的人員密集區(qū)和大型商業(yè)區(qū)等等。自2001年以來，全球在群體事 故中有超過四千人死亡。如果在群體事故發(fā)生前對群體狀態(tài)能夠進行準(zhǔn)確的預(yù)報，并對群體的行為施加干預(yù)，就能夠避免事故的發(fā)生，或減少事故造成的損失。本研究內(nèi)容提出了兩種大規(guī)模群體場景預(yù)處理的方法，用于處理天氣對場景的影響和從場景中提取群體目標(biāo)。此外，還提出了兩種大規(guī)模場景的異常狀態(tài)預(yù)報方法。在這個基礎(chǔ)上，本研究內(nèi)容提出了兩種大規(guī)模群體異常狀態(tài)預(yù)報模型。 2100433B

為提高群體事件應(yīng)急響應(yīng)的效率和效果，課題通過對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進行分析，研究群體系統(tǒng)狀態(tài)演進的內(nèi)在機理和規(guī)律，提出群體累積效應(yīng)造成的潛在危機的預(yù)報理論和方法。課題以新的視角-將大規(guī)模群體運動過程及環(huán)境視為具有多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)-來研究群體狀態(tài)演進的內(nèi)在機理和規(guī)律。首先，研究視頻數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來的群體系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)，提出跨層次關(guān)聯(lián)模型，描述群體各層次狀態(tài)變遷與系統(tǒng)宏觀狀態(tài)之間的關(guān)系。其次，將具有相似運動特性的個體集合定義為微團結(jié)構(gòu)，提出微團結(jié)構(gòu)之間的作用網(wǎng)絡(luò)模型，描述作用網(wǎng)絡(luò)的建立、解體和重構(gòu)過程對系統(tǒng)宏觀狀態(tài)演進過程的影響。最后，在跨層次關(guān)聯(lián)模型和作用網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，研究群體系統(tǒng)狀態(tài)演進的內(nèi)在機理和規(guī)律，提出群體系統(tǒng)宏觀狀態(tài)的中長程預(yù)報方法。利用監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，自動預(yù)報群體系統(tǒng)未來狀態(tài)也是預(yù)防群體災(zāi)害的有效的、直接的手段之一。研究成果有望豐富和發(fā)展智能信息處理的研究和應(yīng)用。

監(jiān)控視頻作為物聯(lián)網(wǎng)、對地觀測傳感器網(wǎng)中一類重要的傳感器，其部署與內(nèi)容分析已經(jīng)納入到國家和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃。然而目前建設(shè)的監(jiān)控視頻缺乏整體規(guī)劃，多數(shù)設(shè)備并未達(dá)到最優(yōu)配置。同時目前研究多將視頻傳感器感知模型抽象為二維感知平面，且將監(jiān)控區(qū)域抽象為平坦平面，與視頻傳感器真實感知能力以及實際地理空間不一致，直接導(dǎo)致在此基礎(chǔ)上的覆蓋分析方法無法直接應(yīng)用于大規(guī)模實用系統(tǒng)。本研究旨在解決三維地理環(huán)境下實現(xiàn)監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置，重點研究視頻傳感器三維感知模型、監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋效能模型、優(yōu)化配置等基礎(chǔ)問題。一方面豐富監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)三維感知與覆蓋控制的理論與方法；另一方面，將多視頻傳感器納入統(tǒng)一的地理空間下進行優(yōu)化配置，深化監(jiān)控視頻的實用性。同時，本研究可為監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)檢測與效能評估、新建視頻傳感器優(yōu)化配置等提供理論與方法支持，并對其他有向、無向傳感器的覆蓋分析具有指導(dǎo)和借鑒意義。

視頻傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)、對地觀測傳感器網(wǎng)中一類重要傳感器，可以獲取到最為直觀、最為豐富的可視可聽媒體信息。在重要基礎(chǔ)設(shè)施安全、社會治安反恐防暴、高危行業(yè)安全探測、國土防空等領(lǐng)域有著重要的作用。無論是新建視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的部署優(yōu)化，還是已建視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度優(yōu)化，都急需視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋能力分析及其優(yōu)化的理論與方法。本項目旨在通過研究視頻傳感器三維感知模型、視頻傳感器覆蓋計算、攝像機網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化和調(diào)度優(yōu)化等基礎(chǔ)問題，一方面豐富監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)三維感知與覆蓋控制的理論與方法；另一方面，將多視頻傳感器納入統(tǒng)一的地理空間下進行優(yōu)化配置，深化監(jiān)控視頻的實用性。 本項目的主要成果如下:在視頻傳感器感知模型方面，根據(jù)CCD/CMOS成像特點和透視投影模型，構(gòu)建了視頻傳感器的感知模型；提出了基于單幅監(jiān)控圖像的相機迭代標(biāo)定方法；研發(fā)了“視頻傳感器時空標(biāo)簽采集系統(tǒng)”。在視頻傳感器覆蓋方面，提出了顧及障礙物的二值格網(wǎng)掃描算法用以快速精確計算視頻傳感器的覆蓋范圍，并研發(fā)了“視頻傳感器覆蓋范圍分析系統(tǒng)”；在視頻傳感器部署優(yōu)化方面，研究了視頻傳感器的感知強度與感知特性，分析了視頻傳感器姿態(tài)變化對感知范圍和感知強度的影響；以覆蓋率和感知強度為基本參數(shù)，基于A*搜索算法，提出了視頻傳感器的優(yōu)化部署方法，形成了“視頻傳感器覆蓋仿真系統(tǒng)”；在視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方面，以覆蓋路網(wǎng)的長度、路段數(shù)以及參與調(diào)度的攝像機數(shù)量為優(yōu)化目標(biāo)，提出了多目標(biāo)攝像機路網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化方法。在以上工作的基礎(chǔ)上，本項目還開展了地理視頻方面的拓展研究，實現(xiàn)了監(jiān)控視頻中運動目標(biāo)與GIS融合方法、地理視頻的時空檢索方法。 本項目研究成果可為視頻傳感器感知模型、監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)檢測與效能評估、新建視頻傳感器優(yōu)化配置、已有網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化等提供理論與方法支持，并對其他有向、無向傳感器的覆蓋分析具有指導(dǎo)和借鑒意義。 2100433B

內(nèi)容介紹

《視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合實訓(xùn)(高職高專電子信息類專業(yè)十二五課改規(guī)劃教材)》(作者張慶海)以視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展為主線，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)模結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)三個方面，按監(jiān)控系統(tǒng)工程項目組建的工作流程分為6個項目。項目1為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體認(rèn)知，項目2為模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組建，項目3為數(shù)模結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組建，項目4為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組建，項目5為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工程設(shè)計，項目6為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工程驗收。

《視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合實訓(xùn)(高職高專電子信息類專業(yè)十二五課改規(guī)劃教材)》內(nèi)容既包括理論基礎(chǔ)講解，又有案例指導(dǎo)與實踐操作，可作為全日制高職院校的智能樓宇、通信技術(shù)等專業(yè)的教材，也可作為弱電工程、安防工程設(shè)計與施工人員的參考資料。

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