红外和可见光双影像智能监控系统的设计与实现

发布时间：2017-06-11 09:10

  本文关键词：红外和可见光双影像智能监控系统的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：视频监控是安全防范的重要手段,温度监测在设备故障检测和火灾预防中具有重要意义,电力、石油石化等行业对温度监测和视频监控同时具有迫切需求。分别为这两个需求开发两套独立的系统,会带来高额的开发和维护成本,不便于管理和使用,且无法实现数据共享和信息融合。为解决这些问题,本文设计并实现了一种集温度监测和智能视频监控双重功能为一体的智能监控系统。该系统采用红外热像仪和可见光摄像机进行联合监控,并利用红外测温算法和视频分析算法对红外监控视频和可见光监控视频进行分析,从而实现了温度监测和智能视频监控双重功能。系统还充分利用了可见光视频监控和红外视频监控的互补性来进行功能扩展。当检测到温度异常时,系统会对异常出现前和出现后一段时间内的可见光录像进行管理。这些可见光录像通常能清楚地反映异常的前因后果,可以帮助技术人员快速诊断温度异常的原因。另外,在夜间照明不足的情况下,可见光摄像机将不能正常监控。红外热像仪通过被监控物体辐射的红外光来进行成像,因而不易受到照明条件和恶劣天气的影响。采用可见光摄像机和红外热像仪进行联合监控,可以保证全天候不间断监控。本文主要从硬件、软件、数据库、通信协议和可靠性设计等几个方面对系统的设计与实现进行介绍。在硬件方面,系统采用基于网络的架构,由视频采集、报警输入、报警输出、视频存储与转发、管理与分析,这五大功能模块构成。在软件方面,系统基于Qt进行开发,并在C/S架构基础上,采用了服务分离和数据库读写分离的设计,使系统获得了良好的性能和可伸缩性。在数据库方面,系统使用QtSql模块和标准SQL语句来进行数据库开发,从而获得了很好的数据库兼容性。选用稳定性好、性能优越、开源免费的PostgreSQL作为系统数据库,既满足了系统需求又降低了成本。采用分库和分表两种方式对数据库进行优化,改善了数据库负载压力,提高了数据查询和写入的效率。在通信协议方面,选取了TCP作为传输协议、JSON乍为数据序列化协议,并设计了一种处理效率高、抗干扰能力强的方法来对TCP字节流进行消息分帧。利用JSON可以进行嵌套的特性,系统通信协议被设计成一个开放的协议集合,可以不断地增加新的消息类型来对协议进行扩展,以满足系统功能扩展的需要。为提高系统可靠性,本文针对系统关键节点,实现了容错机制。通过合理的设计与实现,系统最终获得了良好的性能、高可靠性、可伸缩性和可扩展性。
【关键词】：红外和可见光双视监控 红外测温 智能视频监控
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文研究内容及工作安排13-15
• 第2章 系统总体设计15-25
• 2.1 系统需求分析15-17
• 2.1.1 系统功能需求15-16
• 2.1.2 系统性能需求16-17
• 2.2 系统硬件构成17-20
• 2.2.1 视频采集模块18-19
• 2.2.2 报警输入模块19
• 2.2.3 报警输出模块19
• 2.2.4 视频存储与转发模块19-20
• 2.2.5 管理与分析模块20
• 2.3 系统基本工作流程20-21
• 2.4 系统数据流及层次结构21-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 系统软件设计与实现25-49
• 3.1 软件开发框架及函数库25
• 3.2 软件架构25-30
• 3.2.1 服务分离设计26-27
• 3.2.2 数据库读写分离27-29
• 3.2.3 系统解耦29-30
• 3.3 软件运行流程30-34
• 3.3.1 主服务程序运行流程30-31
• 3.3.2 温度计算服务程序运行流程31-32
• 3.3.3 视频分析服务程序运行流程32-33
• 3.3.4 客户端程序运行流程33-34
• 3.4 客户端程序界面34-36
• 3.5 软件主要功能模块36-47
• 3.5.1 用户管理模块36-39
• 3.5.2 设备管理模块39-40
• 3.5.3 温度服务模块40-41
• 3.5.4 主预览模块41-45
• 3.5.5 历史数据模块45-46
• 3.5.6 日志管理模块46
• 3.5.7 事件管理模块46
• 3.5.8 电子地图模块46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第4章 系统数据库49-57
• 4.1 数据库选择49
• 4.2 数据库表结构49-53
• 4.3 数据库优化53-56
• 4.3.1 分库存储53-54
• 4.3.2 分表存储54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 系统通信协议57-71
• 5.1 传输协议57-58
• 5.2 消息分帧58-61
• 5.2.1 常见的消息分帧方法58-59
• 5.2.2 消息分帧方法选择59-61
• 5.3 数据序列化协议61-65
• 5.3.1 数据序列化61-62
• 5.3.2 JSON与XML对比62-63
• 5.3.3 JSON 与 Protocol Buffers对比63-64
• 5.3.4 数据序列化协议选择64-65
• 5.4 消息结构65-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第6章 系统高可靠性71-75
• 6.1 NVR容错机制71-72
• 6.2 系统服务器容错机制72-74
• 6.2.1 数据库服务器容错72
• 6.2.2 温度计算和视频分析服务器容错72-73
• 6.2.3 主服务器容错73-74
• 6.3 本章小结74-75
• 第7章 总结与展望75-79
• 7.1 总结75-77
• 7.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果85

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  本文关键词：红外和可见光双影像智能监控系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：441267