上海罗泾港二期智能视频监控系统案例分析
2011/1/18 11:37:00 上海安维尔信息科技有限公司 关键字：监控系统 监控方案 浏览量：
导读：港口作为国家的重要交通要道，港口安防受到人们的关注，随着港口规模的不断扩大，港口安全保障的工作量也越来越繁重，通过采用24小时轮询站岗或者在监控中心监看数量庞大的视频图像都已经难以满足要求，智能视频监控系统在港口安防中得到应用。
港口作为国家的重要交通要道，港口安防受到人们的关注，随着港口规模的不断扩大，港口安全保障的工作量也越来越繁重，通过采用24小时轮询站岗或者在监控中心监看数量庞大的视频图像都已经难以满足要求，智能视频监控系统在港口安防中得到应用。
项目简介
上海罗泾港是上海国际港务(集团)股份有限公司下属最大散杂货综合性港区。罗泾港区二期工程使用岸线长2720.1米，陆域纵深约700米，用地面积144.9万平方米。工程包括矿石码头、煤炭码头和钢杂码头三大装卸作业区。新建的9个大型深水海轮泊位中，有2个20万吨级的矿石泊位，1个7万吨级的煤炭泊位，6个3至5万吨级的钢杂码头，以及相应的24个“水水中转”泊位。工程年设计吞吐能力达4380万吨。
由于我国签署了索纳斯(SOLAS)海上国际公约，我国涉外港口的安保水平要满足一定的国际标准。甲方(上港集团)希望此系统可以实现对罗泾港(含三个装卸作业区)整体陆域、以及水域周界的视频全覆盖，对于周界及重点区域非法入侵行为进行实时报警。其中陆域周界需要防范的是通过翻、钻栅栏进入港区，以及港区内部人员通过抛扔将货物传递到港区外部的行为。对于水域周界主要是防范附近某些不法渔民划小船靠近港区、然后上岸盗窃或者盗割码头下方的电缆等行为。上港集团希望能在港口周界以及重点区域采用智能视频分析技术，以期在后期监控系统中能够充分使用。
智能视频监控系统介绍
摄像机布设
摄像机主要布设在靠近港区周界的塔架上，在没有塔架的区域，选择在建筑物的顶部，主要原则是稳定、便于检修和有光纤接入点。港区的塔架或者可供选择的安装点间距非常远，通常在100米至300米左右。这么远的距离超出了典型的智能视频分析系统的设计能力。摄像机架设在远程，被监控目标通常非常小，所占像素数，造成检测跟踪困难，如果提高图像的分辨率，图像流的数据量按图像长宽的平方增长，平台处理能力容易成为瓶颈。但由于水域的主要监控目标是船只，远远大于陆地主要监控目标人员，所以水域的有效监控距离要高于陆地监控距离，监控点距离布置得稀疏一些也可以达到监控的要求。
此项目共使用34台低照度模拟摄像机沿港区陆域、水域周界布设。摄像机高度不宜太低，通常在10米到15米左右。按照“环环相扣”原则，保证对任何一台摄像机进行破坏的行为都会被临近的一台摄像机观察到。在关键部位，如码头两端，在同一灯杆上使用4台摄像机拼接成一个接近180度的视角以满足全景监控的需要。
由于码头前沿经常停靠5、6层楼高的大型船舶，阻挡了摄像机的视线。对码头前沿水域难以有效监控。所以在前沿的两端布设了多台摄像机用以监控沿着离岸较近的航线接近码头的小船。由于长江主航线上大型船只来往频繁，小船只不敢靠近主航线，所以在两端布设摄像机的方案基本解决了检测从码头前沿靠近港区的问题。
信号传输
模拟图像信号通过光端机转换成光信号，经光纤传回到港口派出所的监控机房。通过光端机转换成模拟视讯讯号，经视频电缆BNC接口进入视频分析服务器。DVR等存放装置可以通过视频分配器将接入的仿真视讯讯号一分为二以后，一份给DVR，一份给智能视频分析服务器。所以对传统视频监控系统进行智能化改造应该是非常容易的。
出于安全考虑，智能视频分析系统组成一个独立的局域网，图像在局域网中以数字形式传递。通过千兆交换机将分析服务器，控制中心，IP存储，监管平台连接在一起。监管平台可以有多个，按照不同权限进行管理使用。甲方也有这方面的需求，但是目前只在派出所监控中心使用了一个监控平台。
使用模式
视频分析服务器通过图像采集卡将图像转化成数字信号，图像，进行分析，提取违规行为，并向监控管理平台报告。当违规行为发生时，在报警窗口立刻弹出实时报警图像(也可以在电视墙上显示)，并伴有人工合成语音提示报警内容，如“1号桥发现入侵船只”等。如果用户临时离开监控平台，也可以通过管理平台检索报警历史，浏览报警录像来查看离开时发生的事件。
所以监控人员可以不必始终注视电视墙，当听到报警信息时，可以通过报警窗口了解报警性质。如果是非法人员或者船只，就马上通知在前沿的巡警或者马上出警。
项目挑战
由于港口环境的特殊性，在选用智能视频分析技术时同样面临着诸多难点，有一些室外情况需要进行注意，在实际应用中，主要体现在以下几个方面。
范围大
港口的周界通常在几公里以上，通常也较为空旷。塔架之间的间距通常在100米到300左右。可供选择的安装点不一定能够满足典型智能视频分析系统的要求。这主要是由于现有产品的典型检测距离通常在几十米这个范围内，个别厂家可以做的远一些。从技术上讲，主要是分辨率和处理能力之间的矛盾。如果分辨率过高，由于数据量增大，一些低端的系统就无法实时处理如此大量的图像数据。对于港口而言，利用D1(704*576)图像进行分析是经常遇到的。如果在算法中对图像进行裁剪就很难达到检测敏感度要求。
摄像机抖动
由于港口通常较开阔，面临海面或者江面，经常遭遇台风或者大雨侵袭，会对摄像机造成一定程度的冲击，摄像机的抖动在所难免。即使将相机固定在很粗的塔架上，在大风天也无法避免抖动现象。对采取背景模型法的固定摄像机，摄像机抖动必须有效补偿后才可以使用，否则将产生大量误报警。
水面波浪、反光
运动检测是对图像中运动的物体进行检测，跟踪，识别。波浪，水面反光等现象是动的物体，但是在实际检测中，这些都是需要忽略的因素。当要求对码头水域进行监控时，如对入侵的小舢板进行报警，如果不能很好地处理水面波浪和阳光反射造成的波光粼粼的现象也会造成大量误报警。所以开发了基于动态背景的运动检测技术来自动过滤适应这些现象。同时还能对稳定通行的物体进行剥离，跟踪。
体会与总结
此项目实施过程是在不断克服实践中遇到的困难的过程。罗泾二期在建设过程中，大胆探索、敢于创新，在安保方面使用了智能视频监控技术，并在实践中取得了良好效果。“截止日前为止,此系统已及时发现24起从陆地和水域非法入侵的事件,由于出警及时,入侵人员和船只被驱赶,避免了对港区财产可能造成的损失,系统自安装后,港区内未发牛任何重大偷盗事件,有效地保证了港区的安全(摘自上海港公安局罗泾派出所使用者报告)。”系统自2008年3月验收至今，运行稳定，操作简单可靠，受到操作人员的好评。
项目简介
上海罗泾港是上海国际港务(集团)股份有限公司下属最大散杂货综合性港区。罗泾港区二期工程使用岸线长2720.1米，陆域纵深约700米，用地面积144.9万平方米。工程包括矿石码头、煤炭码头和钢杂码头三大装卸作业区。新建的9个大型深水海轮泊位中，有2个20万吨级的矿石泊位，1个7万吨级的煤炭泊位，6个3至5万吨级的钢杂码头，以及相应的24个“水水中转”泊位。工程年设计吞吐能力达4380万吨。
由于我国签署了索纳斯(SOLAS)海上国际公约，我国涉外港口的安保水平要满足一定的国际标准。甲方(上港集团)希望此系统可以实现对罗泾港(含三个装卸作业区)整体陆域、以及水域周界的视频全覆盖，对于周界及重点区域非法入侵行为进行实时报警。其中陆域周界需要防范的是通过翻、钻栅栏进入港区，以及港区内部人员通过抛扔将货物传递到港区外部的行为。对于水域周界主要是防范附近某些不法渔民划小船靠近港区、然后上岸盗窃或者盗割码头下方的电缆等行为。上港集团希望能在港口周界以及重点区域采用智能视频分析技术，以期在后期监控系统中能够充分使用。
智能视频监控系统介绍
摄像机布设
摄像机主要布设在靠近港区周界的塔架上，在没有塔架的区域，选择在建筑物的顶部，主要原则是稳定、便于检修和有光纤接入点。港区的塔架或者可供选择的安装点间距非常远，通常在100米至300米左右。这么远的距离超出了典型的智能视频分析系统的设计能力。摄像机架设在远程，被监控目标通常非常小，所占像素数，造成检测跟踪困难，如果提高图像的分辨率，图像流的数据量按图像长宽的平方增长，平台处理能力容易成为瓶颈。但由于水域的主要监控目标是船只，远远大于陆地主要监控目标人员，所以水域的有效监控距离要高于陆地监控距离，监控点距离布置得稀疏一些也可以达到监控的要求。
此项目共使用34台低照度模拟摄像机沿港区陆域、水域周界布设。摄像机高度不宜太低，通常在10米到15米左右。按照“环环相扣”原则，保证对任何一台摄像机进行破坏的行为都会被临近的一台摄像机观察到。在关键部位，如码头两端，在同一灯杆上使用4台摄像机拼接成一个接近180度的视角以满足全景监控的需要。
由于码头前沿经常停靠5、6层楼高的大型船舶，阻挡了摄像机的视线。对码头前沿水域难以有效监控。所以在前沿的两端布设了多台摄像机用以监控沿着离岸较近的航线接近码头的小船。由于长江主航线上大型船只来往频繁，小船只不敢靠近主航线，所以在两端布设摄像机的方案基本解决了检测从码头前沿靠近港区的问题。
信号传输
模拟图像信号通过光端机转换成光信号，经光纤传回到港口派出所的监控机房。通过光端机转换成模拟视讯讯号，经视频电缆BNC接口进入视频分析服务器。DVR等存放装置可以通过视频分配器将接入的仿真视讯讯号一分为二以后，一份给DVR，一份给智能视频分析服务器。所以对传统视频监控系统进行智能化改造应该是非常容易的。
出于安全考虑，智能视频分析系统组成一个独立的局域网，图像在局域网中以数字形式传递。通过千兆交换机将分析服务器，控制中心，IP存储，监管平台连接在一起。监管平台可以有多个，按照不同权限进行管理使用。甲方也有这方面的需求，但是目前只在派出所监控中心使用了一个监控平台。
使用模式
视频分析服务器通过图像采集卡将图像转化成数字信号，图像，进行分析，提取违规行为，并向监控管理平台报告。当违规行为发生时，在报警窗口立刻弹出实时报警图像(也可以在电视墙上显示)，并伴有人工合成语音提示报警内容，如“1号桥发现入侵船只”等。如果用户临时离开监控平台，也可以通过管理平台检索报警历史，浏览报警录像来查看离开时发生的事件。
所以监控人员可以不必始终注视电视墙，当听到报警信息时，可以通过报警窗口了解报警性质。如果是非法人员或者船只，就马上通知在前沿的巡警或者马上出警。
项目挑战
由于港口环境的特殊性，在选用智能视频分析技术时同样面临着诸多难点，有一些室外情况需要进行注意，在实际应用中，主要体现在以下几个方面。
范围大
港口的周界通常在几公里以上，通常也较为空旷。塔架之间的间距通常在100米到300左右。可供选择的安装点不一定能够满足典型智能视频分析系统的要求。这主要是由于现有产品的典型检测距离通常在几十米这个范围内，个别厂家可以做的远一些。从技术上讲，主要是分辨率和处理能力之间的矛盾。如果分辨率过高，由于数据量增大，一些低端的系统就无法实时处理如此大量的图像数据。对于港口而言，利用D1(704*576)图像进行分析是经常遇到的。如果在算法中对图像进行裁剪就很难达到检测敏感度要求。
摄像机抖动
由于港口通常较开阔，面临海面或者江面，经常遭遇台风或者大雨侵袭，会对摄像机造成一定程度的冲击，摄像机的抖动在所难免。即使将相机固定在很粗的塔架上，在大风天也无法避免抖动现象。对采取背景模型法的固定摄像机，摄像机抖动必须有效补偿后才可以使用，否则将产生大量误报警。
水面波浪、反光
运动检测是对图像中运动的物体进行检测，跟踪，识别。波浪，水面反光等现象是动的物体，但是在实际检测中，这些都是需要忽略的因素。当要求对码头水域进行监控时，如对入侵的小舢板进行报警，如果不能很好地处理水面波浪和阳光反射造成的波光粼粼的现象也会造成大量误报警。所以开发了基于动态背景的运动检测技术来自动过滤适应这些现象。同时还能对稳定通行的物体进行剥离，跟踪。
体会与总结
此项目实施过程是在不断克服实践中遇到的困难的过程。罗泾二期在建设过程中，大胆探索、敢于创新，在安保方面使用了智能视频监控技术，并在实践中取得了良好效果。“截止日前为止,此系统已及时发现24起从陆地和水域非法入侵的事件,由于出警及时,入侵人员和船只被驱赶,避免了对港区财产可能造成的损失,系统自安装后,港区内未发牛任何重大偷盗事件,有效地保证了港区的安全(摘自上海港公安局罗泾派出所使用者报告)。”系统自2008年3月验收至今，运行稳定，操作简单可靠，受到操作人员的好评。