[发明专利]一种智能视频安防系统及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种公共安全监控、视频图像处理、计算机视觉、人工智能等技术领域，尤其涉及一种基于FPGA-SOC芯片的智能视频安防系统以及用于该安防系统的信号处理方法。

背景技术

目前安防系统已逐渐从模拟安防转向了数字安防。未来的安防系统趋势是智能化，高清数字化，网络化。其中，智能化解决方案是未来安防的重要组成部分和迫切要求。简言之，智能化安防是指采用计算机视觉、人工智能等专业知识对视频图像进行技术处理，分析目标的属性、特征、运动方向等信息来判断目标是否符合设定的规则，是否发送报警信号等，从而对事件进行及时处理，提高应急事件的反应速度。

在现有的安防系统中，大部分视频监控仍然采用被动式的监控方案。例如，在服务中心由专门人员监视显示器图像来进行安防行为的判断，或者事后调取存储的视频片段进行人工分析视频的方式。毫无疑问，上述监控方式的工作量较大，易疲劳，容易导致视频行为的漏报或误报。相比之下，智能化的视频分析技术充分发挥了安防系统所需的主动监控性，可有效降低专门人员的工作量，并提高报警的精确度，减少视频行为的漏报或误报现象。

一般来说，当前的智能视频分析技术在安防系统中的实现，主要分为两种方式：一种是基于后端服务纯软件处理分析，另一种是在前端设备即时分析。前一种方案的不足之处在于，当视频流通路数量大时，服务器端需要分析的视频数据量也极大，纯软件的分析效率会明显下降，无法满足安防系统实时分析和报警的需求。后一种方案目前绝大多数采用的是基于DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)实现，这种实现方法在面对高清视频、多目标、多规则的视频分析时，效率和灵活度受限。例如，对于2560*2048的分辨率、15帧每秒(Frames Per Second，FPS)的5M像素视频，即使采用高端DSP芯片，受DSP处理核处理能力、时钟频率等限制，也无法处理。此外，对于多目标、多规则以及复数运算情况，由于DSP核集成的视频处理单元的多任务执行能力有限，加上串行处理机制的诸多原因，对视频流信号的数据处理能力仍然有限。

有鉴于此，如何设计一种智能视频安防系统，或对现有的智能视频安防系统进行改进，以克服现有技术中的上述缺陷，提高视频流信号的数据处理能力，满足智能安防系统实时分析和报警的需求，是相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的智能视频安防系统在视频流信号的处理速度和处理能力方面存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于FPGA-SOC芯片的智能视频安防系统以及用于该安防系统的信号处理方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种基于FPGA-SOC的智能视频安防系统，其中，所述智能视频安防系统包括视频分析前端以及中心视频服务器，且所述视频分析前端包括：

视频输入接口，用于将高速SDI视频信号解串为符合BT.656标准的数字视频流信号；

控制模块，包括FPGA-SOC芯片，所述控制模块与所述视频输入接口相耦接，用于对所述数字视频流信号进行预处理和视频行为分析，并输出处理后的标准的IP视频流信号；以及

视频输出接口，与所述控制模块相耦接，用于将所述IP视频流信号传送至所述中心视频服务器，

其中，所述中心视频服务器用于接收所述IP视频流信号，配置所述视频分析前端的视频分析规则，以及监控所述视频分析前端处理后的综合视频流。

在其中的一实施例，所述FPGA-SOC芯片还包括逻辑模块以及处理模块，所述逻辑模块用于接收所述数字视频流信号，并对所述数字视频流信号进行视频图像预处理和视频分析处理，并将处理后的视频数据存入系统的存储器；其中，所述处理模块从所述存储器读取所述处理后的视频数据，对其进行运动轨迹提取和判断，并通过比较运动目标轨迹与已配置的视频分析规则来判断运动行为的合法性，进而将最终的IP视频流信号通过网络发送给中心视频服务器。

在其中的一实施例，所述处理模块具有ARM处理器、DMA控制器、第一存储器控制器、中断控制器以及外围接口模块，所述ARM处理器分别与所述中断控制器和所述第一存储器控制器相耦接，所述外围接口模块与所述DMA控制器和所述中断控制器相耦接。

在其中的一实施例，所述外围接口模块用于输出所述IP视频流信号，以及发送和/或接收GPIO传感器报警信号。