智慧监狱视频监控系统设计研究

陈江明　屠民伟　韩幼华

摘要：近年来，嵌入式系统已广泛运用于各个领域中，智慧监狱的出现，大大提高了监狱的管理效率。本文旨在设计智慧监狱视频监控系统，大幅度降低人工管理工作，节省人力支出。

关键词：智慧监狱；视频监控；设计

中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0197-02

智慧监狱视频监控系统仅仅需要较低的价格便可实现，实现多级自动预警功能与图像智能分析功能。本系统采用S3C2410芯片为核心，开发智慧监狱视频监控系统，以此提升监狱对不同监控对象行为的应变能力。

1 智慧监狱视频监控系统需求分析

1.1 系统性能需求

由于使用场所的特殊性，监狱监控系统的性能要求更高，具体体现如：（1）数据传输实时性。实时监控监区犯人，并将声音、图像等通过数据网络传输至监控中心；（2）报警触发多样性。可通过动态位移侦测、人脸识别等方式进行报警触发；（3）监控方式灵活性。不仅要监视劳动区、询问区以及监舍等区域展开监视，更要监控人流记录、物流记录，并监督监狱卫警人员；（4）数据信息共享性。统一狱警部门办公平台与监控信息管理，以此确保信息的共享性[1]。

1.2 用户性能需求

一般来说，用户性能需求主要有系统可靠性、设计先进性、扩展性能、易维护性与易操作性等。其中，系统可靠性要确保无线监控系统可靠性与实用性，设计先进性应在五年内仍保证系统的先进性，并可重复多处使用，方便扩展需要确保充分利用现有系统，能够不断进行系统升级，易维护性与易操作性需要确保日常维护工作便于系统自检、恢复、升级，且操作体现人性化。

1.3 管理性能需求

视频监控系统的接触人员较多，为此，系统管理方面需要制定严格的操作管理规定，并通过实名认证模块设置多级安全保障功能。

2 智慧监狱视频监控系统设计

2.1 总体架构设计

智慧监狱视频监控系统总体架构设计如图1所示。

2.2 系统主要功能说明

（1）看守所本地监控中心。作为系统的核心部分，负责的任务主要包括两个方面：一方面，完成数据信息的搜集、打包及传输，实时监控枪械室、禁闭室、劳改区、食堂、监舍以及监狱周围等区域，对于暴力行为及其他非正常行为要及时报警，避免发生事故。智能触发报警系统主要有灯光、警号以及语音等，通知相关部门对异常报警信息展开行动。另一方面，对监狱进行本地监控，建设监控中收，实现云台控制、录像回放、实时显示等功能。（2）区级监控中心功能。可实时监视下属看守所，并展开云台操作，确保实际之间的权限控制能力。（3）本地预警中心。通过本地视频智能监控中心的分析数据展开预警判断，采取文字建议或语音预警两种按时，并对高级别的预警上传至上级监控中心。

2.3 本地监控预警子系统

（1）数据处理服务器。用于智能化处理相关信息；（2）数据储存中心；对不同级别的用户赋予不同的权限，并对数据进行储存；（3）监控中心终端；将报警信号、前端视频、前端音频接入中心，并接收智能分析结构，作出报警动作，同时实现云台控制、录像回放、信息实时显示等功能，并完成远程访问身份认证、权限分配、数据远程传输于远程访问服务等内容；（4）嵌入式视频监控处理器。负责数据的打包、压缩以及采集功能，并将采集数据传送至数据服务器；（5）本地联网接口。实现上级监控中心与本地视频监控中心的联网；（6）预警中心，识别预警信号，并进行预警[2]。

2.4 相关模块关键技术

（1）嵌入式开发平台。为了提高系统的稳定性，本文选用嵌入式开发板，并搭建嵌入式交叉开发工具链。（2）视频压缩编码技术。本系统选用MJPEG2000视频压缩技术标准，理由如下：具有最佳帧内压缩性能、硬件实现简单、易于编辑、可缩放的性能、提供无损和有损压缩功能、基于内容快速检索、有效抑制传输误码、格式兼容性好。（3）视频采集技术。本系统采用Video4Linux作为视频设备驱动，并提供一系列接口，在Linux系统中的设备主要以文件形式显示，用户可像访问文件一样访问设备，十分简洁明了。

2.5 相关模块运用的关键技术算法

2.5.1 图像采集算法

图像采集算法流程如：打开视频设备→读取信息→更改当前设置→视频采集→处理采集的视频→关闭视频设备。图像采集算法的数据结构算法主要包括指向图像数据的指针、设备缓冲区的信息、视频映射帧的信息、图像各种属性、信号源属性、采集范围窗口、用户数据缓冲区、摄像头基本信息，具体如：（1）图像各种属性。主要包括色度、对比度、色彩、灰度、亮度；（2）设备缓冲区信息。主要包括每帧相对基址的偏移、最多支持帧数、映射总内存大小；（3）帧信息。主要包括帧格式、帧高度和宽度、双缓冲的帧编号；（4）信号源属性。主要包括信号源名称、编号；（5）摄像头基本信息。最大最小高度、最大最小宽度、音频设备个数、信号源个数、设备类型以及设备名称。

2.5.2 前端实时监控调度算法

前端实时监控调度算法流程如下：创建同步信号→Gtab采集线程→传输发送线程service→收到终止信号→关闭Grab線程→关闭service→结束。

3 结语

综上所述，智慧监狱视频监控系统的设计，可大大降低监控投入成本，减轻监狱监管压力，为提高监狱管理效率提供了切实有效的工具，除此之外，该设计也是对智能视频分析集成于智能监狱的一种尝试性探索，具有理想的现实意义。

参考文献

[1] 卢立芹.监狱智能视频监控系统需求及实现分析[J].科技风，2011（1）：264.

[2] 刘鹏飞.基于保密网的监狱监控系统的设计与应用[J].电子测试，2014（14）：60-61.

Abstract：In recent years， embedded systems have been widely used in various fields， the emergence of intelligent prisons has greatly improved the efficiency of prison management. The purpose of this paper is to design intelligent prison video surveillance system， which can greatly reduce manual management and save manpower expenditure.

Key words：intelligent prison； video surveillance； design