监控视频中大规模群体系统模型及其演进-预报方法研究

随着社会的发展，大规模人员聚集和运动的情况和场所大量增加，如运动会、音乐会、群众集会、节日期间形成的人员密集区和大型商业区等等。自2001年以来，全球在群体事 故中有超过四千人死亡。如果在群体事故发生前对群体状态能够进行准确的预报，并对群体的行为施加干预，就能够避免事故的发生，或减少事故造成的损失。本研究内容提出了两种大规模群体场景预处理的方法，用于处理天气对场景的影响和从场景中提取群体目标。此外，还提出了两种大规模场景的异常状态预报方法。在这个基础上，本研究内容提出了两种大规模群体异常状态预报模型。 2100433B

为提高群体事件应急响应的效率和效果，课题通过对监控视频数据进行分析，研究群体系统状态演进的内在机理和规律，提出群体累积效应造成的潜在危机的预报理论和方法。课题以新的视角-将大规模群体运动过程及环境视为具有多自由度的复杂系统-来研究群体状态演进的内在机理和规律。首先，研究视频数据表现出来的群体系统的多层次结构，提出跨层次关联模型，描述群体各层次状态变迁与系统宏观状态之间的关系。其次，将具有相似运动特性的个体集合定义为微团结构，提出微团结构之间的作用网络模型，描述作用网络的建立、解体和重构过程对系统宏观状态演进过程的影响。最后，在跨层次关联模型和作用网络模型的基础上，研究群体系统状态演进的内在机理和规律，提出群体系统宏观状态的中长程预报方法。利用监控视频数据，自动预报群体系统未来状态也是预防群体灾害的有效的、直接的手段之一。研究成果有望丰富和发展智能信息处理的研究和应用。

监控视频作为物联网、对地观测传感器网中一类重要的传感器，其部署与内容分析已经纳入到国家和行业发展规划。然而目前建设的监控视频缺乏整体规划，多数设备并未达到最优配置。同时目前研究多将视频传感器感知模型抽象为二维感知平面，且将监控区域抽象为平坦平面，与视频传感器真实感知能力以及实际地理空间不一致，直接导致在此基础上的覆盖分析方法无法直接应用于大规模实用系统。本研究旨在解决三维地理环境下实现监控视频网络优化配置，重点研究视频传感器三维感知模型、监控视频网络覆盖效能模型、优化配置等基础问题。一方面丰富监控视频网络三维感知与覆盖控制的理论与方法；另一方面，将多视频传感器纳入统一的地理空间下进行优化配置，深化监控视频的实用性。同时，本研究可为监控视频网络覆盖盲区检测与效能评估、新建视频传感器优化配置等提供理论与方法支持，并对其他有向、无向传感器的覆盖分析具有指导和借鉴意义。

视频传感器作为物联网、对地观测传感器网中一类重要传感器，可以获取到最为直观、最为丰富的可视可听媒体信息。在重要基础设施安全、社会治安反恐防暴、高危行业安全探测、国土防空等领域有着重要的作用。无论是新建视频监控网络的部署优化，还是已建视频监控网络的调度优化，都急需视频监控系统覆盖能力分析及其优化的理论与方法。本项目旨在通过研究视频传感器三维感知模型、视频传感器覆盖计算、摄像机网络部署优化和调度优化等基础问题，一方面丰富监控视频网络三维感知与覆盖控制的理论与方法；另一方面，将多视频传感器纳入统一的地理空间下进行优化配置，深化监控视频的实用性。 本项目的主要成果如下:在视频传感器感知模型方面，根据CCD/CMOS成像特点和透视投影模型，构建了视频传感器的感知模型；提出了基于单幅监控图像的相机迭代标定方法；研发了“视频传感器时空标签采集系统”。在视频传感器覆盖方面，提出了顾及障碍物的二值格网扫描算法用以快速精确计算视频传感器的覆盖范围，并研发了“视频传感器覆盖范围分析系统”；在视频传感器部署优化方面，研究了视频传感器的感知强度与感知特性，分析了视频传感器姿态变化对感知范围和感知强度的影响；以覆盖率和感知强度为基本参数，基于A*搜索算法，提出了视频传感器的优化部署方法，形成了“视频传感器覆盖仿真系统”；在视频传感器网络调度方面，以覆盖路网的长度、路段数以及参与调度的摄像机数量为优化目标，提出了多目标摄像机路网调度优化方法。在以上工作的基础上，本项目还开展了地理视频方面的拓展研究，实现了监控视频中运动目标与GIS融合方法、地理视频的时空检索方法。 本项目研究成果可为视频传感器感知模型、监控视频网络覆盖盲区检测与效能评估、新建视频传感器优化配置、已有网络调度优化等提供理论与方法支持，并对其他有向、无向传感器的覆盖分析具有指导和借鉴意义。 2100433B

内容介绍

《视频监控系统综合实训(高职高专电子信息类专业十二五课改规划教材)》(作者张庆海)以视频监控系统的发展为主线，将视频监控系统分为模拟视频监控系统、数模结合的视频监控系统以及网络视频监控系统三个方面，按监控系统工程项目组建的工作流程分为6个项目。项目1为视频监控系统的整体认知，项目2为模拟视频监控系统的组建，项目3为数模结合的视频监控系统的组建，项目4为网络视频监控系统的组建，项目5为视频监控系统的工程设计，项目6为视频监控系统的工程验收。

《视频监控系统综合实训(高职高专电子信息类专业十二五课改规划教材)》内容既包括理论基础讲解，又有案例指导与实践操作，可作为全日制高职院校的智能楼宇、通信技术等专业的教材，也可作为弱电工程、安防工程设计与施工人员的参考资料。

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