Первой С.В. Система видеонаблюдения для предотвращения критических ситуаций в прибрежной акватории (Система видеонаблюдения для предотвращения критических ситуаций в прибрежной акватории)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» (МАИ)Факультет_____________№3_________________________ Кафедра ____301____________Направление подготовки ________220400______________ Группа ___3О-402 Б_________Квалификация (степень) _____________бакалавр___________________________________ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАКВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ(дипломный проект/работа)На тему: Информационно – управляющая система видеонаблюдения дляпредотвращения критических ситуаций в прибрежной акватории___________________________________________________________________________________Автор квалификационной работы Первой Сергей Витальевич_______________________(Фамилия Имя Отчество)Руководитель __________________Кудрявцев П.С.___________(подпись)_______________________(Фамилия Имя Отчество)(подпись)Консультанты:а) ___________________________________________________________(Фамилия Имя Отчество)б) ___________________________________________________________(Фамилия Имя Отчество)в) ___________________________________________________________(Фамилия Имя Отчество)__________________(подпись)__________________(подпись)__________________(подпись)К защите допуститьЗав.

кафедрой _____________________Желтов С.Ю._____________(Фамилия Имя Отчество)“___”__________________ 2016 г.Москва 2016 г.__________________(подпись)СодержаниеВведение ......................................................................................................................... 31 Обзор аппаратно-программных средств систем видеонаблюдения ............... 61.1 Характеристики камер, используемых в системах видеонаблюдения ............

71.2 Типовые структуры систем видеонаблюдения ................................................121.3 Программные средства обработки видеоинформации. Видеоаналитика. ....161.4 Особенности реализации береговых систем видеонаблюдения и охраны ...211.5 Видеонаблюдение за прибрежной акваторией с использованиембеспилотных летательных аппаратов (БЛА) ..........................................................242 Способы обнаружения и распознавания воднотранспортных средствсистемами видеонаблюдения ...................................................................................282.1 Методы и алгоритмы выделения объектов на фоне водной поверхности.

...292.2 Распознавание объектов и их классификация. .................................................392.3 Применение автономных БЛА для визуального слежения заводнотранспортными средствами ...........................................................................472.4 Методы улучшения и восстановления изображений в условиях пониженнойвидимости ..................................................................................................................543 Алгоритмы трекинга подвижных воднотранспортных объектов ипрогнозирования их траекторий .............................................................................563.1 Применение методов фильтрации по Калману для оценки ипрогнозирования траектории движения выявленного объекта............................573.2 Методы множественной фильтрации ...............................................................603.3 Применение байесовских методов фильтрации. Фильтры частиц ................634 Разработка методов анализа информационно-управляющей системывидеонаблюдения........................................................................................................654.1 Критерии анализа критических ситуаций и методы их предотвращения вприбрежной акватории на основе видеоинформации ...........................................664.2 Математическая модель системы видеонаблюдения как событийноуправляемой системы ...............................................................................................6814.3 Программные средства имитационного моделирования сложныхсобытийных систем ...................................................................................................72Заключение ..................................................................................................................75Список использованных источников.....................................................................762ВведениеСистема видеонаблюдения (Closed Circuit Television – CCTV) представляетсобой аппаратно-программный комплекс (видеокамеры, объективы,регистраторы, каналы связи и другое оборудование, а также программныесредства), предназначенный для организации видеоконтроля как на локальных,так и на территориально-распределённых объектах.

К функциямвидеонаблюдения относится не только выявление и распознаваниепотенциальных угроз, но и наблюдение за интенсивностью перемещения(трафиком) различных объектов, оценка производственной или инойдеятельности в контролируемой зоне и прочее.Таким образом, система видеонаблюдения предназначена для:- осуществления визуальной оценка ситуации в контролируемой системой зоне, аименно предоставление исходной или предварительно обработаннойвидеоинформации на диспетчерский пост в режиме реального времени;- записи видеоинформации на цифровой видеорегистратор, а такжеавтоматического анализа видеоизображений, что позволяет документироватьсобытия, происходящие на объекте, в структурированной форме;- выполнения аналитических функций сигнализации о возможностивозникновения критических ситуаций в контролируемой зоне (объекте) иинформировании об этом оператора системы [1].Широкое внедрение средств видеонаблюдения в различных прикладныхобластях потребовало разработки нормативных документов, позволяющихклассифицировать такие средства, унифицировать их аппаратное и программноеобеспечение, используемых при проектировании, а также сформулироватьстандартные требования к надежности и качеству функционирования различныхсистем видеонаблюдения.Следующие международные организации разрабатывают требования кинтерфейсам получения и передачи данных, а также к методам управления длясистем видеонаблюдения.Стандарт ONVIF (Open Network Video Interface Forum) объединяет около500 производителей и имеет сильные позиции в России, Европе и Японии.3Стандарт ONVIF описывает интерфейсы взаимодействия между IP-камерами,серверами видеоаналитики, видеорегистраторами, системами контроля доступа идругими компонентами.

Отличительная черта ONVIF – использование протоколаSOAP для взаимодействия между компонентами систем безопасности.Стандарт PSIA (Physical Security Interoperability Alliance) объединяет около65 производителей и имеет сильные позиции в Северной Америке.Отличительная черта PSIA – использование протокола POST. В сравнении cONVIF, интерфейс PSIA более прост в реализации, но менее гибок имасштабируем.Стандарт CAP (Common Alerting Protocol) является протоколом передачисообщений о тревожных ситуациях.

В отличие от ONVIF и PSIA, интерфейс CAPне специализирован для видеонаблюдения и видеоаналитики.В России также разработан ряд нормативных документов,предназначенных для унификации процесса проектирования системвидеонаблюдения, которые учитывают рекомендации вышеуказанныхстандартов с учетом специфики отечественных технических и правовыхтребований [2,3,4]. Важным аспектом работоспособности системвидеонаблюдения является их поддержка бесперебойного энергоснабжения.

Вчастности, требования к автономным электроагрегатам подобных системизложены в нормативном документе [5].Одной из важных областей применения систем видеонаблюдения являетсяконтроль текущей ситуации в прибрежной зоне морской акватории. Такиесистемы должны быть способными обнаружить и распознавать различныеводнотранспортные средства, оценивать траектории их движения, формироватьсигналы тревоги для оператора системы при опасности нарушения периметраконтролируемой зоны акватории, а также давать рекомендации по принятиюсоответствующих компенсирующих мероприятий при возникновениикритической ситуации.К сожалению, в приведенных выше нормативных документах отсутствуютчеткие рекомендации и требования к подобным системам.4В данной работе проводится анализ существующих системвидеонаблюдения и охраны, включая и системы видеонаблюдения за морскойакваторией.

На основе проведенного анализа формируются различные подходы иалгоритмы для обнаружения, распознавания и трекинга воднотранспортныхсредств, в том числе с использованием видеокамер, установленных набеспилотных летательных аппаратах.